Si 2 N 2 O基透波陶瓷材料的制备及性能研究
发布时间：2021-11-22 12:54
氮氧化硅（Si2N2O）材料作为一种高温结构陶瓷材料,集传统陶瓷材料优异的耐高温性能与电介质材料出色的透波性能于一身,在力学性能、高温抗氧化性、抗热冲击性、介电性能和化学稳定性等方面展示出良好的综合性能,在高速飞行器等领域有着广泛研究,是一种具有发展潜力的高温结构-功能一体化材料。同时氮氧化硅材料也是能适用于先进制造技术——微波烧结领域的特种耐火材料,研究氮氧化硅材料的制备工艺与性能对我国先进制造技术的发展具有十分重要的意义。本文采用纳米非晶氮化硅（Si3N4）为基体原料,纳米氮化硼（h-BN）为添加剂,以碳酸钠（Na2CO3）为烧结助剂,通过球磨制粉、混料后,利用无压烧结方式来制备氮氧化硅及其复合陶瓷材料,研究氮氧化硅陶瓷的致密化行为对材料微观结构和组织性能的影响。主要从以下几个方面进行研究:（1）采用滚筒球磨与高能球磨两种方式对原料进行制粉、混料后,分别在1550℃与1650℃进行无压烧结制备出了不同Si2N2O相含量的陶瓷材料。利用XRD、SEM和绝热法计算相含量等方式研究了不同球磨方式对氮氧化硅材料的物相组成及其分布比例、微观形貌等方面的影响。研究发现:烧结温度为1550 ℃,...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｓｉ２Ｎ２０的晶体结构??
氮氧化硅（Ｓｉ２Ｎ２０）晶体为斜方对称结构，属于七大晶系类型中的正交晶??系，所属的空间群为ＣｍＡ，其晶胞参数分别为ａ＝８．８４３±０．００５Ａ，?ｂ＝５．４７３±０．００５Ａ，??ｃ＝４．８３５±０．００５Ａ，晶胞体积是２３４Ａ３［２１］，氮氧化硅的晶胞结构如图１．１所示，晶??体参数如表１．１所示［２２’２３］。从晶体图中可以看出，Ｓｉ２Ｎ２０晶体可以看作由［ＳｉＮ３０］??四面体的末端原子连接构成的无限三维网络结构，也可以看成是由沿着ａ轴的??？原子连接的褶皱的六元ＳｉＮ层所构成的无限三维网络结构［２２］。??表１．１?Ｓｉ２Ｎ２０晶体每个原子参数值［２２’２３１??Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ａｔｏｍ?ｘ?ｙ?ｚ??８ｂ?Ｓｉ?０．１７６?０．１５０?０．２８９??８ｂ?Ｎ?０．２１８?０．１２１?０．６４１??４ａ?Ｏ?０?０．２１４?０．２３０??图１．１?Ｓｉ２Ｎ２０的晶体结构??单晶氮氧化硅形貌多为针形或扁平状（平板状），通过理论计算分析和实验??制备表征发现Ｓｉ２Ｎ２０晶体存在多种相转变［２４１，图１．２为Ｓｉ２Ｎ２０同质多形体的??２??
２００２年Ｐｅｔｅｒ等人［２４］首先使用密度泛函理论对氮氧化硅的多种高压相结构??进行了理论研宄，提出了在较高压力下形成的两种正交晶型：中等压力下的缺??陷尖晶石结构与高压下的刚玉型结构，晶体结构分别如下图１．３所示，并且将??Ｓｉ０２－Ｓｉ３Ｎ４相图划分为五个压力敏感区，认为均相三元尖晶石氮氧化硅的存在??取决于熵效应，Ｐｅｔｅｒ等人的研宄为Ｓｉ２Ｎ２０陶瓷的研宄提供了理论支持与新思??路。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]机械合金化法制备Ti50Ni15Cu28Sn7非晶合金粉末[J]. 吴琼,肖震东,侯纪新,周巍,阴雅雯,夏志新. 热加工工艺. 2019(04)
[2]稀土Sm2O3对多孔Si2N2O陶瓷显微结构和性能的影响[J]. 卫莉婷,樊磊,温江波,王红洁. 硅酸盐学报. 2018(06)
[3]评价多孔Si3N4陶瓷断裂韧性的新方法——单向压缩试验[J]. 陈猛,金海云,潘希德,王红洁,金志浩. 稀有金属材料与工程. 2017(10)
[4]hBN含量对Si3N4-hBN复相陶瓷性能和微观结构的影响[J]. 张昌松,刘强,陈威. 无机材料学报. 2017(05)
[5]碳酸钠与碳酸氢钠分解温度的热力学估算[J]. 王文英. 化学教育. 2016(15)
[6]堇青石对镁铝尖晶石质耐火材料抗热震性能的影响[J]. 于龙泉,王杰曾,汪澜,考宏涛,杨圣玮. 硅酸盐通报. 2012(04)
[7]无压烧结Si2N2O陶瓷的机械与介电性能[J]. 林旭平,马景陶,谭威,张宝清. 稀有金属材料与工程. 2011(S1)
[8]Formation and vanishment of the intragranular microstructure in Si2N2O/Si3N4 nanocomposites[J]. LUO JunTing,LIU RiPing & QI Li State Key Laboratory of Metastable Materials Science and Technology,College of Mechanical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China. Science China（Technological Sciences）. 2010(01)
[9]无压烧结Ca3（PO4）2/Si3N4复合陶瓷的组织结构与性能[J]. 段小明,杨治华,贾德昌,徐东. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
[10]比表面积对β-Si3N4与SiO2反应生成Si2N2O的影响[J]. 陈俊红,高武斌,孙加林,薛文东,李勇. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
硕士论文
[1]Si3N4-hBN复相陶瓷的制备工艺与性能研究[D]. 刘强.陕西科技大学 2017
[2]Si3N4-BN-MAS复相陶瓷抗热震及耐烧蚀性能研究[D]. 贾学勇.哈尔滨工业大学 2017
[3]硅藻土提纯与纳米SiO2纤维制备及Si2N2O合成中应用[D]. 匡猛.江西理工大学 2017
[4]Si3N4陶瓷SPS制备及微观组织与导热性能研究[D]. 刘巍.哈尔滨工业大学 2016
[5]高温氮化合成Si2N2O及其对耐火材料性能的优化研究[D]. 文晋.武汉科技大学 2015
[6]Si2N2O陶瓷材料的制备和组织性能的研究[D]. 刘丽宇.哈尔滨工业大学 2013
[7]PECVD氮化硅薄膜热导率特性的测试与研究[D]. 杨辉辉.电子科技大学 2013
[8]Si2N2O陶瓷材料的合成及组织性能研究[D]. 刘方平.哈尔滨工业大学 2012
[9]h-BN/Si3N4多孔复合陶瓷的微观组织结构与性能研究[D]. 王胜金.哈尔滨工业大学 2010
[10]BN纳米颗粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能分析与研究[D]. 毛可兵.河北工业大学 2010
本文编号：3511736
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｓｉ２Ｎ２０的晶体结构??
氮氧化硅（Ｓｉ２Ｎ２０）晶体为斜方对称结构，属于七大晶系类型中的正交晶??系，所属的空间群为ＣｍＡ，其晶胞参数分别为ａ＝８．８４３±０．００５Ａ，?ｂ＝５．４７３±０．００５Ａ，??ｃ＝４．８３５±０．００５Ａ，晶胞体积是２３４Ａ３［２１］，氮氧化硅的晶胞结构如图１．１所示，晶??体参数如表１．１所示［２２’２３］。从晶体图中可以看出，Ｓｉ２Ｎ２０晶体可以看作由［ＳｉＮ３０］??四面体的末端原子连接构成的无限三维网络结构，也可以看成是由沿着ａ轴的??？原子连接的褶皱的六元ＳｉＮ层所构成的无限三维网络结构［２２］。??表１．１?Ｓｉ２Ｎ２０晶体每个原子参数值［２２’２３１??Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ａｔｏｍ?ｘ?ｙ?ｚ??８ｂ?Ｓｉ?０．１７６?０．１５０?０．２８９??８ｂ?Ｎ?０．２１８?０．１２１?０．６４１??４ａ?Ｏ?０?０．２１４?０．２３０??图１．１?Ｓｉ２Ｎ２０的晶体结构??单晶氮氧化硅形貌多为针形或扁平状（平板状），通过理论计算分析和实验??制备表征发现Ｓｉ２Ｎ２０晶体存在多种相转变［２４１，图１．２为Ｓｉ２Ｎ２０同质多形体的??２??
２００２年Ｐｅｔｅｒ等人［２４］首先使用密度泛函理论对氮氧化硅的多种高压相结构??进行了理论研宄，提出了在较高压力下形成的两种正交晶型：中等压力下的缺??陷尖晶石结构与高压下的刚玉型结构，晶体结构分别如下图１．３所示，并且将??Ｓｉ０２－Ｓｉ３Ｎ４相图划分为五个压力敏感区，认为均相三元尖晶石氮氧化硅的存在??取决于熵效应，Ｐｅｔｅｒ等人的研宄为Ｓｉ２Ｎ２０陶瓷的研宄提供了理论支持与新思??路。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]机械合金化法制备Ti50Ni15Cu28Sn7非晶合金粉末[J]. 吴琼,肖震东,侯纪新,周巍,阴雅雯,夏志新. 热加工工艺. 2019(04)
[2]稀土Sm2O3对多孔Si2N2O陶瓷显微结构和性能的影响[J]. 卫莉婷,樊磊,温江波,王红洁. 硅酸盐学报. 2018(06)
[3]评价多孔Si3N4陶瓷断裂韧性的新方法——单向压缩试验[J]. 陈猛,金海云,潘希德,王红洁,金志浩. 稀有金属材料与工程. 2017(10)
[4]hBN含量对Si3N4-hBN复相陶瓷性能和微观结构的影响[J]. 张昌松,刘强,陈威. 无机材料学报. 2017(05)
[5]碳酸钠与碳酸氢钠分解温度的热力学估算[J]. 王文英. 化学教育. 2016(15)
[6]堇青石对镁铝尖晶石质耐火材料抗热震性能的影响[J]. 于龙泉,王杰曾,汪澜,考宏涛,杨圣玮. 硅酸盐通报. 2012(04)
[7]无压烧结Si2N2O陶瓷的机械与介电性能[J]. 林旭平,马景陶,谭威,张宝清. 稀有金属材料与工程. 2011(S1)
[8]Formation and vanishment of the intragranular microstructure in Si2N2O/Si3N4 nanocomposites[J]. LUO JunTing,LIU RiPing & QI Li State Key Laboratory of Metastable Materials Science and Technology,College of Mechanical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China. Science China（Technological Sciences）. 2010(01)
[9]无压烧结Ca3（PO4）2/Si3N4复合陶瓷的组织结构与性能[J]. 段小明,杨治华,贾德昌,徐东. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
[10]比表面积对β-Si3N4与SiO2反应生成Si2N2O的影响[J]. 陈俊红,高武斌,孙加林,薛文东,李勇. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
硕士论文
[1]Si3N4-hBN复相陶瓷的制备工艺与性能研究[D]. 刘强.陕西科技大学 2017
[2]Si3N4-BN-MAS复相陶瓷抗热震及耐烧蚀性能研究[D]. 贾学勇.哈尔滨工业大学 2017
[3]硅藻土提纯与纳米SiO2纤维制备及Si2N2O合成中应用[D]. 匡猛.江西理工大学 2017
[4]Si3N4陶瓷SPS制备及微观组织与导热性能研究[D]. 刘巍.哈尔滨工业大学 2016
[5]高温氮化合成Si2N2O及其对耐火材料性能的优化研究[D]. 文晋.武汉科技大学 2015
[6]Si2N2O陶瓷材料的制备和组织性能的研究[D]. 刘丽宇.哈尔滨工业大学 2013
[7]PECVD氮化硅薄膜热导率特性的测试与研究[D]. 杨辉辉.电子科技大学 2013
[8]Si2N2O陶瓷材料的合成及组织性能研究[D]. 刘方平.哈尔滨工业大学 2012
[9]h-BN/Si3N4多孔复合陶瓷的微观组织结构与性能研究[D]. 王胜金.哈尔滨工业大学 2010
[10]BN纳米颗粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能分析与研究[D]. 毛可兵.河北工业大学 2010
本文编号：3511736
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