硅酸凝胶碳热还原氮化法制备氮化硅粉体的结构及形貌-论文.pdf

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1、第36卷第9期械工程材料Vo1．36No．92012年9月forMechanicalEngineeringSep．2012硅酸凝胶碳热还原氮化法制备氮化硅粉体的结构及形貌姜坤，郑治祥，朱文振，吕瑁，徐光青(合肥工业大学材料科学与工程学院，合肥230009)摘要：以水玻璃为硅源，炭黑为碳源，利用碳热还原氮化法制备了SN粉体，研究了氮化温度、氮化时间和碳硅物质的量比对产物结构的影响，并对其形貌进行了观察。结果表明：氮化温度高于1400℃时，产物全部为Si3N4；氮化时间大于5h时，可以得到较纯的a-Si。N；碳硅物质的量比为3：1时，产物全部为SN；

2、碳硅物质的量比为4：l的前躯体在1400℃氮化5h后得到的Si。N粉体为不规则的、分散性良好的颗粒，颗粒尺寸为0．3～1ptm；碳硅物质的量比为3：1的前躯体在1450℃氮化5h后得到的Si。N粉体分散性良好，具有规则锤状形态。关键词：氮化硅；硅酸凝胶；碳热还原中图分类号：TQ127．2文献标志码：A文章编号：1000～3738(2012)09—0030—04StructureandMorphologyofSiaN4PowdersPreparedbyCarbonThermalReductionandNitridingMethodwithSilic

3、icAcidGelJIANGKun，ZHENGZhixiang，ZHUWen-zhen，LUJun，XUGuang-qing(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Fakingsodiumsilicateassiliconsourceandcarbonblackascarbonsource，theSi3N4powderswerepreparedbycarbonthermalreductionandn

4、itridingmethod，andtheeffectsofnitridingtemperature，nitridingtimeandmoleratioofcarbontosilicononstructurewerestudied，andthemorphologywasobserved．TheresultsshowthatallproductswereSi3N4whennitridingtemperaturewasover1400C，thefairlypureu-SiaN4couldbeobtainedwhennitridingtimewasmo

5、rethan5h，andallproductswereSi3N4whenthemoleratioofcarbontosiliconwas3：1．TheSiN4powderspreparedbynitridingtheprecursorwithmoleratioofcarbontosiliconof4：1at1400Cfor5hhadirregularparticlesandgooddispersity，theparticlessizewas0．3～1pm，andtheSi3N4powderspreparedbynitridingtheprecur

6、sorwithmoleratioofcarbontosiliconof3：1at1450Cfor5hhadgooddispersityandappearedregularhammer-like．Keywords：Si3N4；silicieacidgel；carbonthermalreduction已代替某些合金材料应用到汽车、机械、冶金和化O引言学工程等领域，并逐渐应用于空间技术、海洋开发、氮化硅(SiN)是一种先进的工程陶瓷和半导电子技术等多个领域l1]。体材料，因其热膨胀系数小、弹性模量高及热稳定性高纯超细Si。N粉体是精细陶瓷的基础原料，和

7、电绝缘性好，在室温和高温下皆具有高强度、高硬其制备方法有很多，目前常用的有硅粉直接氮化度、良好的耐磨蚀性、抗氧化性和耐机械冲击性能，法、热分解法]、碳热还原氮化法[、气相反应法EIO113、溶胶一凝胶法。和自蔓延法I等。但其收稿日期：2011一O906；修订日期：2012—05—04中适合于工业化生产且比较有前途的还是碳热还原基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目氮化法，它具有设备简单、原料价格低、颗粒细、(20090111l10007)a—Si。N含量高以及不需球磨等优点。但是以前的作者简介：姜坤(1983一)，男，安徽阜阳人，硕士研

8、究生。导师：郑冶祥教授碳热还原氮化法在制备si。N粉体时存在原料难以·3O·姜坤，等：硅酸凝胶碳热还原氮化法制备氮化硅粉体的结构及形貌混