Si3N4-TiN-SiC反應(yīng)燒結(jié)機(jī)理與工藝研究.pdf

1、本文以TiSi2、SiC和Mo粉為原料，采用反應(yīng)燒結(jié)法制備Si3N4基陶瓷。運(yùn)用掃描電鏡、X射線衍射、熱分析儀、萬(wàn)能電子拉伸機(jī)和硬度等分析測(cè)試手段，優(yōu)化了復(fù)合陶瓷的制備工藝，觀察分析復(fù)合陶瓷的顯微組織結(jié)構(gòu)，測(cè)試復(fù)合陶瓷的力學(xué)性能、抗氧化性能和熱震性能。
　　通過(guò)對(duì)體系反應(yīng)熱力學(xué)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，TiSi2和N2在2000K以下在熱力學(xué)上可以發(fā)生反應(yīng)，而TiSi2不分解；采用差示掃描量熱法確定了TiSi2與N2的反應(yīng)溫度區(qū)間。隨著毛坯致密度

2、的增加，復(fù)合陶瓷的致密度先增加后減小，而TiSi2的轉(zhuǎn)化率卻一直下降；隨著SiC含量的增加，復(fù)合陶瓷的致密度先增加后減小，致密度在SiC含量為40％時(shí)達(dá)到最大，而TiSi2的轉(zhuǎn)化率隨SiC含量增加而增加；此外，隨著Mo含量的增加，復(fù)合陶瓷的致密度也略有增加；氮化硅相主要以針狀晶粒、等軸顆粒、棒狀晶粒和晶須存在，而在Si3N4-TiN-MoSi2-SiC復(fù)合陶瓷中出現(xiàn)彎曲的絲狀Si3N4相。
　　隨著SiC含量的增加，復(fù)合陶瓷的硬度

3、和抗彎曲強(qiáng)度先升高然后下降，當(dāng)SiC含量為40wt%時(shí)，復(fù)合陶瓷的硬度和抗彎曲強(qiáng)度達(dá)到最大值，分別為HRA71和288MPa。隨著Mo含量的增加，Si3N4-TiN-MoSi2-SiC復(fù)合陶瓷的硬度逐漸提高，而室溫抗彎強(qiáng)度則是先增加后減小，當(dāng)Mo含量為10wt%時(shí)，Si3N4-TiN-MoSi2-SiC復(fù)合陶瓷的抗彎強(qiáng)度達(dá)到最大值，為321MPa。
　　Si3N4-TiN-SiC陶瓷的質(zhì)量增量隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，氧化質(zhì)量增量

4、隨時(shí)間的變化基本服從拋物線規(guī)律，同時(shí)質(zhì)量增量隨著氧化溫度的升高而增加。而Si3N4-TiN-MoSi2-SiC復(fù)合陶瓷質(zhì)量增量在低溫下隨著時(shí)間延長(zhǎng)而增加，在高溫下質(zhì)量增量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而減少。XRD和SEM結(jié)果表明Si3N4-TiN-SiC陶瓷的氧化產(chǎn)物主要是TiO2、SiO2和Si2N2O，而Si3N4-TiN-MoSi2-SiC陶瓷則是TiO2、SiO2、Si2N2O和MoO3。隨著熱震次數(shù)的增加，兩種復(fù)合陶瓷的彎曲強(qiáng)度均下降，在相