【　记录编号　】 367854

【　记录类型　】 文摘

【　限制使用　】 国内

【项目年度编号】 0601680924

【　成果名称　】 气-固体系燃烧合成氮化硅基复相陶瓷的应用基础研究

【　省　　市　】 北京

【　 分类号　 】 TQ174.758.12  

【　 关键词　 】 氮化硅陶瓷  复相陶瓷  Si粉  高压氮气  燃烧合成  Si<,3>N<,4>粉末  热等静压  气-固体系  

【　成果简介　】

　　该项目属于材料科学与工程领域，适用于与高技术陶瓷相关的产业及研究开发部门。该项目系统研究了Si粉在高压氮气中燃烧合成Si3N4的工艺，得出了工艺参数对反应过程和产物特征的影响规律；总结了Si-N2燃烧反应机制和反应动力学。突破了当时国际上公认的燃烧合成Si<,3>N<,4>的氮气压力低限，合成了a-Si<,3>N<,4>含量高达90wt以上的Si<,3>N<,4>粉末。研究并掌握了制备Si<,3>N<,4>晶须的燃烧合成技术。在改装的热等静压机中实现了大尺寸(f120mm′250mm)Si粉坯的完全氮化，并以“后燃烧氮化”解释了产物结构特征。提出了活性稀释剂新概念，并成功地原位反应制备出两种新型复相陶瓷材料。其解决的主要技术问题、特点、技术创新点为：(1)采用合理的Si粉粒度分布和稀释剂含量等工艺参数，实现了较低氮气压力(<3MPa)条件下的Si粉坯完全氮化。该工艺特点在于有效的避免了反应过程中Si粉熔化、团聚，保证气孔连通性，使得Si-N2反应以燃烧波形式进行。(2)高a相Si<,3>N<,4>粉末的制备，特点在于既要保持高的燃烧温度以维持燃烧波传播，又要避免高温下a→b转变。(3)在改装的HIP设备中，实现了大尺寸Si粉坯完全氮化，搞清了“后燃烧氮化”对产物氮化率及微观结构的影响规律。(4)掌握了α-Si3N4、b-Si<,3>N<,4>晶须制备技术，以NH4F作添加剂促进α-Si<,3>N<,4>的生长并抑制a→b转变。(5)利用加入活性稀释剂原位反应制备复相陶瓷，活性稀释剂既可有效调节燃烧反应温度，又能参与燃烧反应，得到期望的产物。以上研究结果为以燃烧合成工艺制备Si<,3>N<,4>陶瓷从理论上和工艺上打下了坚实的基础，为促进该工艺实用化、规模化作好了准备。燃烧合成Si<,3>N<,4>粉末是一种低价制备技术，有利于促进Si<,3>N<,4>这一重要陶瓷材料的推广应用。

【　成果类别　】 应用技术

【　成果密级　】 非密

【　获奖情况　】 1998年度北京市科学技术进步奖三等奖

【 应用行业码 】 315  

【应用行业名称】 陶瓷制品制造  

【　登 记 号　】 98基-3-010

【工作起止时间】 19910900-19940900

【　完成单位　】 北京科技大学

【　完 成 人　】 葛昌纯；李江涛；曹永革

【联系单位名称】 北京科技大学

【　联系地址　】 北京市海淀区学院路30号

【　邮政编码　】 100083

【　联系电话　】 (010)62332893;62332312

【　联 系 人　】 葛昌纯；李江涛

【成果公布日期】 2007