PDF《英国的高温陶瓷和固体电解 质 陶瓷研 究》

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0 ℃的温度下 N 一黄长石很快氧 化 而生 成 y一 Y 尹1

2 0 : 和 方石 英,由于体 积很大 变化 而 引起大 量 开裂 , 从而 暴露 出 新鲜 的 表面进 一 步受 ・ 侵蚀 , 直到全部 破坏 . 经 过一 些人 的 工作 , 发现 粉料 的组 成 如处 在 相容 三 角形 S i

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0 一Y:51:0:中时 ( 图2),所得的热 压氮 化硅 中不 含有易于氧 化的Y一i S 一 心一 N 四元化合物 , 因而 在1400.和1000OC的抗 氧 化性 都很 好.不过,抗氧化 性 的改进 却 又使 高温 强度 和抗蠕 变性 变差,因为不 存在能 够容纳份的N一黄长石 后,这些 杂质 又 将在 晶界 上生成低软化点 的玻 璃,从而 损害 其 高温 性能 . 因此 , 这个问题还 有待 进 一步 研究 . J a c k 教 授认为 , 从这 些系 统 的工 作看 , 真正 合乎 理 想的 添加 剂还 没 有完全解 决.此外,由于 热压要 消耗 大 量致 密石 墨模 具,价格比较昂贵 , 而 且只 能 压制 形状 简单 的部 件,因此 , 在英国,热压往 往 是用 来 选择 添加 剂、研究相 关系 和 烧结 机理 的手 段,而不 作 为成 批 制造 高致密 氮化 硅陶瓷的工艺 方法 . 洛 卡斯公 司 原来 在热 压 氮化 硅上 进 行过 大量 开创 性 工作 , 现在却转 为搞无压 烧结 , 一 台颇 为先 进 的大 型 热压 设备 已搁置不 用.(3)合成 M一i s 一lA一0一N 固溶 体:Jack教授等认 为,用一般 制造 高致密 氮 化硅 陶 瓷的方 法不 能 得到 均匀的单相 材料,往往 在晶,尹J 图2s叭在17

0 0℃ 时的 Y :

0 : 一510 : 一51卯 ;

相图(a)重量百 分比1一 N一 磷灰石 3一 N一 一 硅灰石 ( b ) 克分 子百分 比 恤一 N 一YAM4一 N一 黄长 石 (图 (a )中左上应为 Y :

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2 0 一)一30一界上会存在玻璃 态 或结晶相物 质,这些 物质会 影 响材 料的 性能 : 玻璃态 物 质会 软 化而 影 响高 温 强度 , 而膨胀系数 与基 质不 同的晶相 , 则会 导致 应力 升高或 开裂 . 因此 , 最好是应 用 陶瓷 合金 的原理 , 使 氮化硅 和添 加 的氧 化物 合成 单相 固溶 体,即所谓 s ia l o n 材料.纽卡设大 学 冶金和 工程材 料 系结 晶学实验 室在 J a c k 教授领导 下对sia l o n 材 料进 行了大量工作 , 著称 于世 . 他们 除 了合 成纯 的达 到理论 密度的月`一Sia l o n 外,为了加 速致 密化 和改 善 性能 , 还在 iS a l o n 中加 入 别的 金属 氧化物 , 成为 M 一i s 一lA 一O一N系统材 料.以下是 他 们近 年来 的两项工 作.(甲) 51一 C一A l一0 一N 系统(C一 S ia l o n ) : 纽 卡设大 学Ja七k 教授和美 国尤泰 大学C厄t l e r 教授等同时 发现 , I A N 与SIC之间能 生 成具 有ZH 纤锌 矿 型结构 的连 续 固溶体 . 同时 , 碳氧化 铝lA:OC也有 一定 的溶解 度.这样就 扩大了己经很 广 泛的 iS a l o n 领域,发展 出一 类新的is 一 C一l A 一O一N系统的新材 料,又称.081司on.由于 共价 键固 体 中扩散 系 数极 小,SIC和IAN的固体 溶液 不 能用 加热 和烘 炼 固体 粉末 来得到,甚至熔 融也不 行.SIC一 I A N 固溶 体 主要用 液相 和气 相 反应 来 制备 . 以 细分 散 的无 定形 i S 仇加入糖或 淀粉 ( 作 为碳源 ) , 烧去挥 发 物质 , 得到多孔 的碳 和510:的混 合物 . 其 他氧化 物可以用溶 液沉淀 法 导入 , 例如 lA 用氢氧化 物形 式加 入,使之混 合均 匀.然后 在1600℃氢气 和氦气 中加热 , 即可得 到ZH纤锌矿 型结 构的SIC一 I A N 和SIC一