β-SiAlON-Al2O3復(fù)合粉體的合成及β-SiAlON結(jié)合尖晶石復(fù)合材料的研究.pdf

1、本工作是重點(diǎn)通過(guò)合理控制β-SiAlON的生成量來(lái)合成β-SiAlON/Al2O3復(fù)合粉體,不要求合成純的β-SiAlON粉體。采用高鋁礬土和輕燒三水鋁石為原料,金屬鋁粉、金屬硅粉和炭黑、金屬硅粉做復(fù)合還原劑,還原氮化合成礬土基和氧化鋁基β-SiAlON/Al2O3粉體。利用差熱分析(TG-DSC)確定合理的升溫制度;運(yùn)用X-ray衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)合成粉體進(jìn)行表征。
　　實(shí)驗(yàn)中以Al/Si為還原劑合成礬土

2、基β-SiAlON/Al2O3粉體,按β-SiAlON在合成粉體中理論生成量不同共設(shè)計(jì)5個(gè)配方,β-SiAlON理論含量為最高為97％(FAS97),最低為33％(FAS);研究了C/Si為還原劑合成β-SiAlON/Al2O3粉體,同樣設(shè)計(jì)了五個(gè)配方,β-SiAlON的理論生成量最高為99％(FCS99),最低為47％(FCS47)。采用粉體合成中確定的最佳工藝制度,將合成粉體應(yīng)用到滑板用β-SiAlON尖晶石復(fù)合材料中去,變化β-S

3、iAlON在復(fù)合材料中的含量,測(cè)試所得復(fù)合材料常溫性能,確定最佳的配方來(lái)合成性能優(yōu)良的β-Silaon復(fù)合尖晶石材料。β-SiAlON/Al2O3粉體合成實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用普通爐子和微波氮化爐,Al/Si,C/Si作還原劑合成出的β-SiAlON/Al2O3粉體的物相分析中都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)SiO2,成功將SiO2轉(zhuǎn)化。礬土基Al/Si系列(FAS)通過(guò)工藝的調(diào)整成功的控制了β-SiAlON在β-SiAlON/Al2O3復(fù)合粉體中的生成量。礬土

4、基C/Si(FCS)系列,完全合成溫度較高(1500℃),合成困難,相比FAS系列沒(méi)有優(yōu)勢(shì)可言。氧化鋁基Al、Si(AAS)系列,合成困難,不易控制β-SiAlON在粉體中的生成量。礬土基Al/Si(FAS)系列經(jīng)埋碳化硅粉體熱處理的試樣在1200℃時(shí)就合成了β-SiAlON/Al2O3粉體,相比埋碳熱處理和不埋碳熱處理將β-SiAlON合成溫度降低了100℃。FAS系列試樣經(jīng)過(guò)埋碳化硅熱處理的試樣,在1400℃時(shí)便能很好的按實(shí)驗(yàn)理論配

5、方合成β-SiAlON/Al2O3粉體。采用微波合成粉體相比普通爐子合成粉體所需合成溫度(1450℃-1500℃)降低約150-200℃,保溫時(shí)間縮短為普通爐子的1/3,且能很好的控制β-SiAlON在β-SiAlON/Al2O3粉體中的生成量。在普通爐子中不能在較低溫度下合成的氧化鋁基Al/Si(AAS)系列,采用微波合成則能在較低的溫度下合成,充分體現(xiàn)了微波合成節(jié)能,效率高的優(yōu)勢(shì)。研究了合成粉體的物相分布,結(jié)果表明:β-SiAlON

6、/Al2O3復(fù)合粉體中剩余的Al2O3被生成的β-SiAlON包裹,所以這種β-SiAlON/Al2O3粉體雖然不是純的β-SiAlON粉體,但是對(duì)外表現(xiàn)的仍為β-SiAlON的性質(zhì),從而達(dá)到了降低了成本又合成了性能較好的復(fù)合粉體。采用粉體部分最佳的粉體配方和合成工藝,原位反應(yīng)合成β-SiAlON結(jié)合尖晶石復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在1400℃下合成了性能優(yōu)良的礬土基β-SiAlON復(fù)合尖晶石材料。其中預(yù)計(jì)生成β-SiAlON的含量為20