合成氮化硅与氮化硅铁的热力学分析与实验研究

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1、亵安建筑科技大学硕士论文合成氮化硅与氮化硅铁的热力学分析与实验研究专业：材料学研究生：韩俊华指导教师：蒋明学教授摘要本文采用硅铁粉氮化合成了氮化硅铁细粉。根据Fe不参与氮化的特征，提出了一种合成氮化硅的新想路，即硅台金熔体氯亿。通过热力学计算，分轿了建铁氮化反虚的温度、气氛条件对合成的影确，阐述了礁铁氮化反应的机理和Fe在硅铁氮化反应中的作用。分析了N2与一系列含Si合企的氮化反应△Go与。si关系。实验研究了原料的初始粒度、反应温度以及保温时问对氮化合成反应的影响，借助XRD、SEM和EDS等分析测试手段测定和溉察了产物的扬枢经威和显微形

2、貌。热力学分析表明：醚铁氮化合成氮化硅铁时，气氛中少量的02就可以使硅铁生成si的氧化物，所以要求Nz很纯，同时在低PN．就可以合成氮化硅，通过控制反应温度可以抑翻Si3N。分解。对N2与⋯+系剜含si合金组成的系统，通过控制系统中si的浓度，可以控制产物的成分组成。通过热力学分析，系统地阐述了硅铁氮化合成氮化硅铁的反应机理及Fe在氮化反应过程中的作用。研究结果表明：在合成氮化硅的反应中，除了3Si+2N2=Si3N4外，可链还存在3SiO+2N2=Si3N4+3／202和9／5FeSh+2N2=Si3N4+3／5Fe3Si。Fe逶过与徽量

3、豹02反应生成FeO然后按FeO+Si=SiO+Fe生成SiO，从而生成Si3N4，起到了促进氮化反应进行的作用．实验研究表明：平均粒径为5．2299m的试样FSl5h和平均粒径为8．0239m的试祥FSIOh蟹化辩，氮化效累较差，平均粒橙力13．4109m的试样FS5h氮化效果较好。较纲硅铁粉氮化后易于形成须状、纤维状和柱状氮化硅晶体，较粗硅铁粉氮化后易于形成团聚状、枉状氮化硅晶体。初始硅铁粉粒度越细，反应温度越高，保温时问越长，产物中B．si3N4越多。制备豹氮化硅铁中有均匀分布的残窜的铁合金。关键谰：氮化硅氮化硅铁热力学粒度反应机理论

4、文类型：应用基础西安建筑科技大学硕士论文，!!!荆IIII,!l#!!!!!!!!@e=!日!!!s■≈!!!!!!!!#!!!!!!!!!@S■!!!!!自∞∞!!!!!!!!!!!!!!!!!目!!煞ThermodynamicanalysisandexperimentresearchinsynthesizationprocessofSi3N4，Fe-Si3N4Specialty：MaterialsScienceGradnate：HanJtmhuaInstructor：ProfessorJiangMingxueAbstractFe-Si3

5、N4issynthesizedusingsiliconferrousalloypowderasstartingmaterials，andanewsynthesismethodisputforwardthatSi洲4wouldbeformedfromthemeltedalloycontainingsiliconwhileFeremainsinmelt．Atthesanletime，bythermodynamiccalculation，theinfluenceofthereactiontemperatureandatmosphereonthec

6、haracteristicoftheproductisanalyzed；thenitridationmechanismofferro—siliconandtheinfluenceofFeonitareexpounded．Inaddition．therelationshipbetween△G”madoSiisanalyzed．Theinfluenceofparticlesizeofthestartingmaterials,reactiontemperatureandholdingtimearestudiedexperimentally．The

7、phasecompositionandmicrostmctureoftheproductareanalyzedbymeansofXR珏、S嚣A《andEDS+Thethermodynamicanalysisshowsthatthehighpurenitrogenisrequiredinnitridationprocess，Siliconnitrideea蘸bemadeinalowpartialpressureofnitrogen，andthedecompositionofsiliconnitrideCanbepreventedbyfinec

8、ontrolofthereactiontemperature．Thecompositionsoftheproductscallbeadjusted酶changingtheconc