氮化硅/氮化钛结合碳化硅制备研究

来源 :武汉科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xiwang1998
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本文以碳化硅、单质硅粉、高钛型高炉渣中提取的钛硅铁合金为主要原料,利用反应烧结法分别在埋碳、氮气气氛下,合成制备了氮化硅/氮化钛结合碳化硅陶瓷材料,研究了钛硅铁合金加入量、碳源、气氛等对氮化硅/氮化钛结合碳化硅制品的物理性能、物相组成和显微结构的影响规律,对氮化硅/氮化钛结合碳化硅制品的抗氧化性能、抗侵蚀性能进行了评价表征,实验结果表明:(1)加入钛硅铁合金能够改善基质与骨料的结合状况,促进试样中氮化物晶体的生长发育,合金中的Ti氮化形成的TiN,能有效提高试样的致密化程度、改善制品的力学性能。合金添加量在0%9wt%范围内时,随着合金添加量的增加,试样的显气孔率降低,体积密度增大,抗折强度和耐压强度提高;合金添加量超过9wt%时,试样在体积密度增大的同时,显气孔率有所上升,埋碳气氛下试样的力学性能进一步提高,但氮气气氛下制得试样的力学性能有所下降。(2)埋碳烧成可实现制品中Si、Ti的有效氮化。在埋碳及氮气两种烧成条件下均有纤维状和柱状的Si3N4生成,且与氮气气氛相比,在埋碳烧成下观察到了发育完好的Si3N4、TiN颗粒,因而其性能略优于氮气气氛烧成的试样。(3)钛硅铁合金的加入,可明显提高制品的抗氧化能力。制品的氧化行为与其显气孔率有较大的关系,合金的加入降低了制品的显气孔率,进而改善了制品的抗氧化能力;试样的氧化主要发生在试样的表面附近,中心位置的氧化程度较小,XRD和SEM的结果表明,氧化后的主要产物为SiO2、TiO2和Si2N2O。另外表面生成的SiO2和TiO2也能阻碍氧气的进一步扩散,提高制品的抗氧化能力。冰晶石熔体对试样的侵蚀,主要发生在基质部分,表面侵蚀较为严重,生成了SiO2、NaAlSi2O6等物质,Na2O-Al2O3-SiO2熔体能在一定程度上阻碍侵蚀反应向内部的进行,而试样的内部主要是F离子、Na离子的渗透。
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