原位催化氮化制备β-SiAlON结合SiC材料

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2022.03.002

耐火材料 ›› 2022, Vol. 56 ›› Issue (3): 189-192.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2022.03.002

原位催化氮化制备β-SiAlON结合SiC材料

段红娟(), 张向阳, 韩磊, 张海军

武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉 430081

收稿日期:2021-08-16 出版日期:2022-06-15 发布日期:2022-06-24
作者简介:段红娟:女,1980年生,博士,讲师。E-mail: duanhongjuan@wust.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金面上项目(52072274);国家自然科学基金面上项目(51872210);先进耐火材料国家重点实验室开放课题(SKLAR006)

Preparation of β-SiAlON bonded SiC composites by in-situ catalytic nitridation

Duan Hongjuan(), Zhang Xiang-yang, Han Lei, Zhang Haijun

The State Key Laboratory of Refractories and Metallurgy,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,Hubei,China

Received:2021-08-16 Online:2022-06-15 Published:2022-06-24

摘要/Abstract

摘要：

以SiC颗粒、Si粉、Al粉和活性α-Al₂O₃粉为原料,以Fe为催化剂,采用原位催化氮化法制备了β-SiAlON(z=3)结合SiC材料。研究了氮化温度(分别为1 350、1 400和1 450 ℃)和Fe加入量(分别为Si粉质量的1%、2%和3%)对合成材料的物相组成、显微结构、显气孔率、体积密度和高温抗折强度的影响。结果表明:氮化温度以1 400 ℃为佳,Fe加入量以Si粉质量的1%为佳;加入Si粉质量的1%的Fe、在1 400 ℃保温3 h氮化制备的试样中生成的β-SiAlON晶须直径较为均匀,试样的氮化程度、致密度和高温抗折强度均较大。

关键词: β-SiAlON, SiC材料, Fe催化剂, 致密度, 高温抗折强度, 物相组成

Abstract:

β-SiAlON (z=3) bonded SiC composites were prepared by in-situ catalytic nitridation using SiC particles,Si powder,Al powder and active α-Al₂O₃ powder as starting materials,and Fe as the catalyst.The effects of the nitriding temperature (1 350,1 400 and 1 450 ℃) and the Fe addition (1%,2% and 3% of the mass of Si powder) on the phase composition,the microstructure,the apparent porosity,the bulk density and the hot modulus of rupture of the composites were studied.The results show that the optimal nitridation temperature is 1 400 ℃ and the optimal Fe content is 1 mass% of the mass of Si powder;the sample prepared at 1 400 ℃ for 3 h has uniform β-SiAlON whisker diameter,higher nitriding degree,density and hot modulus of rupture.

Key words: β-SiAlON, silicon carbide material, Fe catalyst, density, hot modulus of rupture, phase composition

中图分类号:

TQ175

段红娟, 张向阳, 韩磊, 张海军. 原位催化氮化制备β-SiAlON结合SiC材料[J]. 耐火材料, 2022, 56(3): 189-192.

Duan Hongjuan, Zhang Xiang-yang, Han Lei, Zhang Haijun. Preparation of β-SiAlON bonded SiC composites by in-situ catalytic nitridation[J]. Refractories, 2022, 56(3): 189-192.

图/表 8

图1 在不同温度下氮化制备试样的XRD图谱

Fig.1 XRD patterns of specimens prepared with different temperatures

图2 在不同温度下氮化制备试样的SEM照片

Fig.2 SEM images of specimens prepared with different temperatures

图3 在不同温度下氮化制备试样的质量变化率

Fig.3 Mass change of specimens prepared with different temperatures

图4 不同加入量的Fe制备的试样的XRD图谱

Fig.4 XRD patterns of specimens prepared with different amounts of Fe catalyst

图5 不同加入量的Fe制备的试样的SEM照片

Fig.5 SEM images of specimens prepared with different amounts of Fe catalyst

图6 不同加入量的Fe制备的试样的质量变化率

Fig.6 Mass change of specimens prepared with different amounts of Fe catalyst

图7 不同加入量的Fe制备的试样的显气孔率和体积密度

Fig.7 Apparent porosity and bulk density of specimens prepared with different amounts of Fe catalyst

图8 加入不同量Fe制备的试样的高温抗折强度

Fig.8 Hot modulus of rupture of specimens prepared with different amounts of Fe catalyst

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