本文關(guān)鍵詞：氮化硅陶瓷的制備及其耐腐蝕性能研究

  更多相關(guān)文章： 氮化硅陶瓷 稀土氧化物 稀土氟化物 硬度 抗彎強(qiáng)度 耐腐蝕性能

【摘要】：氮化硅陶瓷是一種具有廣闊發(fā)展前景的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)陶瓷,這種材料強(qiáng)度和韌性很高,同時(shí)具有熱穩(wěn)定性高、硬度大、耐磨、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)。本文旨在通過(guò)尋求合適的燒結(jié)助劑體系和工藝條件來(lái)制備綜合性能優(yōu)異的氮化硅陶瓷。論文以α-Si3N4粉末為原料,采用無(wú)壓燒結(jié)的制備工藝,分別制備了添加稀土氧化物燒結(jié)助劑的氮化硅陶瓷和添加稀土氟化物燒結(jié)助劑的氮化硅陶瓷,研究了材料的組成和制備工藝對(duì)結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的影響,并著重對(duì)氮化硅陶瓷的耐腐蝕性能進(jìn)行了研究。論文主要的研究工作和結(jié)果如下:(1)對(duì)稀土氧化物摻雜氮化硅陶瓷的配方及制備工藝進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)Si3N4,MgO,Y2O3,La2O3含量分別為90%,4%,3%,3%時(shí),樣品硬度HRA在1750℃達(dá)到最大值90,此時(shí)抗彎強(qiáng)度為640MPa。當(dāng)Si3N4,MgO,Y2O3,CeO2,La2O3含量分別為90%,4%,3%,1%,2%時(shí),樣品的抗彎強(qiáng)度在1750℃燒結(jié)溫度達(dá)到最大值722MPa,此時(shí)硬度HRA為86.5。(2)對(duì)Si3N4,MgO,Y2O3,CeO2,La2O3含量分別為90%,4%,3%,1%,2%的無(wú)壓燒結(jié)氮化硅陶瓷樣品進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì),研究了工藝參數(shù)對(duì)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),在1750℃,保溫時(shí)間為2小時(shí),等靜壓壓強(qiáng)為200MPa的條件下,樣品硬度HRA達(dá)到86.5,抗彎強(qiáng)度達(dá)到722MPa,綜合力學(xué)性能最佳。(3)對(duì)稀土氟化物摻雜氮化硅陶瓷的配方及制備工藝進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)Si3N4,MgO,CeF3含量分別為92%,4%,4%時(shí),樣品的硬度HRA在1750℃達(dá)到最大值89.5。同樣在此配方下,樣品的抗彎強(qiáng)度在1750℃燒結(jié)溫度達(dá)到最大值760.7MPa。比較稀土氟化物與稀土氧化物摻雜樣品的性能,發(fā)現(xiàn)兩者硬度相差不大;而稀土氟化物摻雜氮化硅陶瓷的抗彎強(qiáng)度更高。(4)研究了稀土氧化物以及稀土氟化物摻雜的氮化硅陶瓷在鹽酸、氫氧化鈉、氫氟酸以及碳酸鈉、冰晶石熔融鹽中的耐腐蝕性能。研究發(fā)現(xiàn),兩種氮化硅陶瓷樣品在不同濃度鹽酸溶液中都不會(huì)被腐蝕;兩種氮化硅陶瓷樣品在50℃,較高濃度氫氧化鈉溶液中腐蝕后,樣品增重相對(duì)明顯,表面形貌發(fā)生改變,表明在這種條件下會(huì)被腐蝕;兩種氮化硅陶瓷樣品在不同濃度氫氟酸溶液中都會(huì)被腐蝕,摻稀土氟化物的樣品腐蝕程度更高;兩種氮化硅陶瓷樣品在碳酸鈉、冰晶石熔融鹽中都會(huì)被腐蝕,在碳酸鈉熔融鹽中質(zhì)量和表面形貌變化更明顯,腐蝕程度更高。
【關(guān)鍵詞】：氮化硅陶瓷 稀土氧化物 稀土氟化物 硬度 抗彎強(qiáng)度 耐腐蝕性能
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 氮化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)13-15
• 1.2.1 氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)13-14
• 1.2.2 氮化硅的各種性質(zhì)14-15
• 1.3 氮化硅陶瓷的制備15-18
• 1.3.1 氮化硅粉體的制備15-16
• 1.3.2 不同制備方法16-18
• 1.4 氮化硅陶瓷常用燒結(jié)助劑的作用18-20
• 1.5 氮化硅陶瓷的腐蝕行為20-21
• 1.5.1 陶瓷的腐蝕20-21
• 1.5.2 氮化硅材料的腐蝕21
• 1.6 氮化硅陶瓷的應(yīng)用21-23
• 1.6.1 高溫結(jié)構(gòu)材料21-22
• 1.6.2 超聲探頭材料22
• 1.6.3 天線罩透波材料22-23
• 1.6.4 集成電路IC襯底23
• 1.7 氮化硅陶瓷研究需解決的問(wèn)題以及發(fā)展趨勢(shì)23-24
• 1.8 本論文研究目的與意義24-26
• 第二章 氮化硅陶瓷的制備及實(shí)驗(yàn)方案26-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備27-28
• 2.3 氮化硅陶瓷的制備工藝28
• 2.4 實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試方法28-30
• 2.4.1 XRD分析28-29
• 2.4.2 樣品表面形貌SEM分析29
• 2.4.3 樣品密度的測(cè)定29
• 2.4.4 樣品硬度的測(cè)試29-30
• 2.4.5 樣品抗彎強(qiáng)度的測(cè)試30
• 2.4.6 樣品耐腐蝕性能測(cè)試30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 第三章 添加稀土氧化物制備氮化硅的性能研究32-46
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及制備工藝32-33
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)32
• 3.1.2 制備工藝32-33
• 3.2 不同稀土氧化物燒結(jié)助劑對(duì)氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)與性能的影響33-39
• 3.2.1 氮化硅陶瓷的XRD分析33-35
• 3.2.2 SEM分析35-36
• 3.2.3 密度測(cè)試36-37
• 3.2.4 硬度測(cè)試37-38
• 3.2.5 抗彎強(qiáng)度測(cè)試38-39
• 3.3 無(wú)壓燒結(jié)氮化硅陶瓷的工藝設(shè)計(jì)39-44
• 3.3.1 工藝方案設(shè)計(jì)39-40
• 3.3.2 XRD分析40-41
• 3.3.3 SEM分析41-42
• 3.3.4 密度測(cè)試42-43
• 3.3.5 硬度測(cè)試43-44
• 3.3.6 抗彎強(qiáng)度測(cè)試44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 添加稀土氟化物制備氮化硅的性能研究46-56
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及制備工藝46-47
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)46
• 4.1.2 制備工藝46-47
• 4.2 不同稀土氟化物燒結(jié)助劑對(duì)氮化硅陶瓷性能的影響47-54
• 4.2.1 XRD分析47-48
• 4.2.2 SEM分析48-50
• 4.2.3 密度測(cè)試50-52
• 4.2.4 硬度測(cè)試52-53
• 4.2.5 抗彎強(qiáng)度測(cè)試53-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第五章 氮化硅陶瓷耐腐蝕性能的研究56-72
• 5.1 氮化硅陶瓷耐腐蝕測(cè)試的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)56
• 5.2 氮化硅陶瓷耐鹽酸腐蝕的性能研究56-59
• 5.2.1 樣品質(zhì)量百分比變化分析56-57
• 5.2.2 樣品腐蝕前后表面形貌分析57-58
• 5.2.3 樣品腐蝕前后XRD分析58-59
• 5.2.4 小結(jié)59
• 5.3 氮化硅陶瓷耐氫氧化鈉腐蝕的性能研究59-63
• 5.3.1 樣品質(zhì)量百分比變化分析59-61
• 5.3.2 樣品腐蝕前后表面形貌分析61-62
• 5.3.3 樣品腐蝕前后XRD分析62-63
• 5.3.4 小結(jié)63
• 5.4 氮化硅陶瓷耐氫氟酸腐蝕的性能研究63-66
• 5.4.1 樣品質(zhì)量百分比變化分析63-65
• 5.4.2 樣品腐蝕前后表面形貌分析65
• 5.4.3 樣品腐蝕前后XRD分析65-66
• 5.4.4 小結(jié)66
• 5.5 氮化硅陶瓷耐熔鹽腐蝕的性能研究66-71
• 5.5.1 樣品質(zhì)量百分比變化分析66-68
• 5.5.2 樣品腐蝕前后表面形貌分析68-69
• 5.5.3 樣品腐蝕前后XRD分析69-71
• 5.5.4 小結(jié)71
• 5.6 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況79

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