吴小贤等：SiC质耐火材料的碳化氮化制备及性能· 447 ·第39卷第3期
反应烧结氮化硅–碳化硅复合材料的氮化机理
李勇，朱晓燕，王佳平，陈俊红，薛文东，孙加林
(北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083)
摘要：为分析反应烧结氮化硅结合碳化硅(Si3N4–SiC)材料中微观结构和氮化硅分布不均匀的原因，对在隔焰燃气氮化梭式窑中应用反应烧结氮化方法制备的氮化硅结合碳化硅复合材料进行结构研究和热力学分析。结果表明：材料中的氮化硅以纤维状和柱状两种形状存在。Si的氮化机理为：Si 首先被氧化成气态SiO，降低了体系的氧分压，当氧分压足够低时，Si与N2直接反应形成柱状Si3N4，气态SiO亦可与N2反应生成氮化硅，这是一个气–气反应，故生成的Si3N4为纤维状。氮化反应前SiO主要分布于材料孔隙和表面，因而生成的氮化硅分布不均匀，导致了反应烧结Si3N4–SiC材料结构的不均匀。
关键词：反应烧结；氮化硅；碳化硅；氮化反应机理；直接氮化；一氧化硅氮化
中图分类号：TQ175 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)03–0447–05
Nitridation Mechanism of Reaction Sintered Si3N4–SiC Composite
LI Yong，ZHU Xiaoyan，WANG Jiaping，CHEN Junhong，XUE Wengdong，SUN Jialin (School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)
Abstract: In order to investigate the reason of uneven microstructure and non-uniform distribution of Si3N4 in Si3N4–SiC materials, both microstructure and thermodynamics of Si3N4–SiC composite materials were analyzed, which were prepared by nitriding reaction sintering in flame-isolation nitridation shuttle kiln. The results show that Si3N4 exists in fibrous state and column state. Nitridation mechanism of silicon is as follows: silicon is oxidized to form gaseous SiO firstly, oxygen partial pressure is reduced in the system, silicon reacts with nitrogen directly to form column Si3N4 while the system oxygen partial pressure is low enough. SiO reacts with nitrogen to form Si3N4 also, which is a gas–gas reaction, so the fibrous Si3N4 is formed. Gaseous SiO mainly distributes in pores and surfaces before nitridation, and thus it causes the non-uniform distribution of Si3N4 and uneven microstructure of reaction-sintered Si3N4–SiC materials.
Key words: reaction sintering; silicon nitride; silicon carbide; nitridation mechanism; direct nitridation; silicon monoxide nitridation
反应烧结氮化硅结合碳化硅耐火材料具有高温强度高，热震稳定性好，高温下抗蠕变性好，导热性高，耐磨且抗高温介质侵蚀性能优良，以及优异的抗金属熔体、抗碱、抗炉渣和腐蚀性气体侵蚀等性能，已广泛应用于炼铁高炉、有色金属冶炼(尤其是铝电解槽)和垃圾焚烧炉等高温工业领域。
目前通过反应烧结制备Si3N4–SiC复合材料主要有以下2种工艺：1) 混合料经过混练→大吨位压力机成型→隔焰燃气氮化梭式窑中烧成；2) 混合料经过混练→振动加压成型→在电加热氮化梭式窑中烧成。由于2种工艺路线都是以Si为原料通过氮化反应烧结制成高温产品，Si既是原材料，也是助烧剂，可在较低温度下进行生产，生产成本低。但无论采用哪种工艺路线，同一块耐火砖中都会存在成分不均匀现象，而成分不均匀又将严重损害材料的高温强度。
挪威科技工业研究院对世界上1997—2007年间反应烧结氮化硅结合碳化硅耐火材料进行了分析检测。结果表明：在同一块砖的中心部位和接近表面的边缘部位氮化硅含量明显不同，这种现象十
收稿日期：2010–10–23。修改稿收到日期：2010–11–08。基金项目：北京市教育委员会共建专项资助。
第一作者：李勇(1964—)，男，教授。
通信作者：陈俊红(1971—)，男，讲师。Received date:2010–10–23. Approved date: 2010–11–08. First author: LI Yong (1964–), male, professor.
E-mail: lirefractory@https://www.doczj.com/doc/db12120661.html,
Correspondent author: CHEN Junhong (1971–), male, lecturer. E-mail: chenjunhong2666@https://www.doczj.com/doc/db12120661.html,
第39卷第3期2011年3月
硅酸盐学报
JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY
Vol. 39，No. 3
March，2011
一、概念 碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种。可以称为金钢砂或耐火砂。 碳化硅可分为两类 1）黑碳化硅 黑碳化硅是以石英砂,石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。 2）绿碳化硅 绿碳化硅是以石油焦和优质硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。 二、碳化硅晶体结构 天然的碳化硅即碳硅石（又称莫桑石）很少，工业上使用的碳化硅是一种人工合成的材料，俗称金刚砂。1891年由美国科学家艾奇逊首先以工业规模合成出这种人造矿物，1904年法国人莫桑，首次在美国亚历山大州的陨石里发现了这种物质；后来在金伯利岩（也称角砾云母橄榄岩）中也有所发现，但含量甚微，没有开采价值。目前工业上所使用的碳化硅全部是人工合成产品。碳化硅是耐火材料领域最常用的非氧化物耐火原料之一。以碳化硅为原料生产的粘土结合碳化硅、氧化物结合碳化硅、氮化硅结合碳化硅、重结晶碳化硅、反应烧结渗硅碳化硅等制品以及不定形耐火材料广泛应用于冶金工业的高炉、炼锌炉，陶瓷工业的窑具等。 碳化硅分子式为四面体，硅原子位于中心，周围为碳原子。分子量为40.07，其中含Si70.045%,含C29.955％。以共价键为主（共价键占88％）结合而成的化合物，其基本单元为Si—C四面体，硅原子位于中心，周围为碳原子。所有结构的SiC均由Si—C四面体堆积而成，所不同的只是平行堆积或者反平行堆积（如图
氮化硅结合碳化硅材料的生产与应用 ◆ 张 林 孟宪省 山东工业陶瓷研究设计院 淄博255031 ◆ 赵光华 朱喜仲 水利部丹江口水利枢纽管理局碳化硅总厂 摘 要 阐述了氮化硅结合碳化硅窑具材料的生产技术、生产工艺流程及使用情况。指出作为现代窑具的替代产品,它具有较好的市场前景。 关键词 氮化硅结合碳化硅,工艺,生产,应用 1 生产工艺与性能 1.1 混料 压制料是按配方称量SiC砂和Si粉,倒入高效混料机,并均匀加入事先称量好且加水稀释的添加剂和临时结合剂。搅拌15～20min,并过筛,放入料仓困料24h以上。 挤出料是根据配方,用上述相似的方法进行混料和困料。并应额外加入可塑剂。 注浆料是先将Si粉放在水池中浸泡48h后,再由泥浆泵抽送到压滤机经压滤处理。根据配方称量SiC砂和Si饼,倒入高速搅拌罐并加入一定量的水、临时结合剂和悬浮剂搅拌2h。 1.2 成型 压制成型是将困好的料准确称量后,均匀布于模具中,振动加压成型,再经真空吸盘转移到储坯车上。 挤出成型是将混合料放入真空练泥机进行真空处理,使泥料均匀混合。泥料用塑料薄膜覆盖严实,困料24h,再经真空挤出成型机挤出。 浇注成型主要是满足异型件要求,由于SiC 砂和Si粉为瘠性料,自身密度大,导致泥浆的悬浮性差,易产生沉淀,使泥浆内颗粒分布不均匀。因此,配方中颗粒不能太粗且比例要适当,同时加入悬浮剂和解胶剂(一般采用明胶),并采用压力注浆。然后把经24h搅拌过的泥浆从储浆罐抽入压力注浆罐中,进行真空处理,注浆罐带有慢速搅拌机,加压后泥浆通过管道输送至浇注台的石膏模内成型;保持一定的压力和时间,待吃浆厚度达到要求后,空浆;坯体巩固后,脱模。 1.3 干燥 成型后粗修和整形的合格坯体,入储坯车至干燥室内。干燥室的热风来自热风炉(或窑炉余热利用),热风温度以100～120℃为好,有条件也可使用电热干燥。应严格控制升温速度,以免坯体出现变形或开裂。坯体干燥3天。达到干燥残余水分(一般<0.5%)后推出冷却,经精修坯体和生坯检查,合格的进入氮化炉烧成。 1.4 烧成 合格干燥品装入窑车进氮化室,对氮化反应空间密封后推入梭式窑,接上充氮管和抽真空管,升温至700～1450℃进行抽真空和氮化烧成。中高温氮化阶段(指1100℃以上),严格控制升温制度及氮气质量,氮气纯度应达到99.99%以上。在1180℃及1280℃两个反应高峰期应增加保温时间,以免反应过速出现“流硅”。 1.5 制品的性能 氮化硅结合碳化硅制品抗折强度随温度升高而提高,至1400℃时,强度开始下降,但到1500℃时仍保持常温抗折强度指标。氮化硅结合碳化硅材质的高温抗折强度是普通耐火材料的4～8倍;热膨胀系数是高铝耐火材料的一半;导热系数是一般耐火材料的7～8倍[1]。 生产应用 NAIHU O CAILIAO 1999,33(3)156～157,175 收稿日期:1998-09-07编辑:徐慧娟156 耐火材料1999/3
非氧化物复合新材料的发展具有代表性的非氧化物复合耐火材料不外为Si系和Al系的氮化物或碳化物，因为该两元素在地壳中含量最大，而且容易氮化、碳化。当它们作为耐火材料应用时，人们惊奇地发现它们具有高级耐火材料应具备的优秀品质，因此迅速地从Si3 N4-SiC、SiC-SiC、β-Sialon-SiC发展到β-Sialon-Al2O3和β-Sialon-Al2O3-SiC以及AlN、AlON、Mgalon等体系。 1、赛隆-刚玉-碳化硅系复合材料 赛隆(Sialon)是硅(Si) (Al)氧(O)氮(N)元素化合物的简称，最先在高技术陶瓷中得到发展，其优良性能很快得到耐火材料行业的重视，法国的Sovie公司首先将其制成赛隆结合刚玉(β-Sialon-Al2O3)耐火材料用于，获得了很好的效果，被认为是高炉使用寿命15-20年以上的首选耐火材料。我国已有几个单位对此开展了研究，现在已经达到工业生产水平。我们的重点在于简化工艺、降低和提高质量。研究发现，在β-Sialon-Al2O3体系中加入SiC可以大幅度提高其抗渣、铁侵蚀性能和力学性能；在β-Sialon-SiC体系中加入Al2O3可以大幅度提高抗碱侵蚀性能，从而开发出β-Sialon-Al2O3-SiC三元复合材料。 2、镁阿隆复合材料 镁阿隆的英文表达式为Mgalon，是镁(Mg)铝(Al)氧(O)氮(N)化合物的简称。Al和AlON(阿隆)都是优良的高技术陶瓷材料，但因前者易吸水，后者高温稳定，因此加入Mg为稳定剂而成为Mgalon材料。Mgalon具有比β-Sialon-Al2O3更优良的抗渣、铁侵蚀的性能和力学性能，因此引起了耐火材料界的重视。一些新型的耐火材料，Mgalon-刚玉和Mgalon-尖晶石复合材
碳化硅主要用途__碳化硅用于耐火材料时特性 碳化硅主要用途是什么呢？碳化硅用于耐火材料时有哪些特性呢？碳化硅又名金刚砂,包括黑碳化硅和绿碳化硅，其中：黑碳化硅是以石英砂,石油焦和硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。绿碳化硅是以石油焦和硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。那么碳化硅的主要用途有哪些? 【碳化硅主要用途】 一、磨料--主要是因为碳化硅具有很高的硬度，化学稳定性和一定的韧性，所以碳化硅能用于制造固结磨具、涂附磨具和自 由研磨，从而来加工玻 璃、陶瓷、石材、铸铁 及某些非铁金属、硬质 合金、钛合金、高速钢 刀具和砂轮等。 二、耐火材料和耐腐蚀 材料---主要是因为碳 化硅具有高熔点(分解 度)、化学惰性和抗热振性，所以碳化硅能用于磨具、陶瓷制品烧成窑炉中用的棚板和匣钵、炼锌工业竖缸蒸馏炉用的碳化硅砖、铝电解槽衬、坩锅、小件炉材等多种碳化硅陶瓷制品。 三、化工--因为碳化硅可在溶融钢水中分解并和钢水中的离氧、金属氧化物反应生成一氧化碳和含硅炉渣。所以它可作为冶炼钢铁的净化剂，即用作炼钢的脱氧剂和铸铁组织改良剂。这一般使用低纯度的碳化硅，以降低成本。同时还可以作为制造四氯化硅的原料。 四、电工--用作加热元件、非线性电阻元件和高半导体材料。加热元件如硅碳棒(适用于1100～1500℃工作的各种电炉)，非线性电阻元件，各式的避雷阀片。
五、其它--配制成远红外辐射涂料或制成碳化硅硅板用远红外辐射干燥器中。【碳化硅用于耐火材料时特性】 1、还原气氛下使用温度一般可达1760℃; 2、抗热震性能好，能承受温度急剧变化，防止炉衬出现裂纹或断裂 3、因热态强度高，中高温条件时可承受一定应力，可作为结构材料 4、耐磨性能好，在一定温度下，可作为耐磨衬体 5、能耐受一定熔渣或热态金属，包括碱金属熔液的侵蚀和渗透 6、可承受一些炉气的作用，能用于气氛炉。 其中，碳化硅应用于耐火材料的关键技术有以下四种方式： 1、氧化物结合：以硅酸铝、二氧化硅等为结合剂; 2、氮化物结合：氮化硅、氧氮化硅和赛隆结合; 3、自结合：按碳化硅的当量比例加入石墨和金属硅，高温下反应生成;
协议编号： 关联的合同号： 山东钢铁有限公司 2#高炉大修改造工程 高炉冷却壁镶砖 制造与供货 技术协议 买方：山东钢铁有限公司 卖方：集团耐火材料有限公司 20 年月日
山东钢铁有限公司（买方）与集团耐火材料有限公司(卖方），于 20 年月日在，钢铁有限公司高炉大修技术改造工程所需高炉冷却壁镶砖及配套耐火泥浆等耐火材料的制造与供货等有关技术问题进行充分技术交流和协商，共同达成技术协议如下： 1 总则 1.1本技术协议是山东钢铁有限公司签订的高炉大修改造工程所需高炉冷却壁镶砖及配套耐火泥浆等耐火材料制造与供货商务合同的附件，为该合同不可分割的一部分。高炉冷却壁镶砖及配套耐火泥浆包括氮化硅结合碳化硅砖、碳化硅耐火泥浆、磷酸浸渍粘土砖及磷酸盐粘土质耐火泥浆。 1.2 本技术协议仅提供有限的技术要求，并未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准的详细条文，卖方的产品应保证符合有关国家、行业技术规范和标准以及买方提供的技术资料的要求。 1.3 在合同签订之后，买方保留对卖方提供的技术资料提出补充和修改的权力，卖方必须予以配合。如需提出修改，具体项目和条款由买方和卖方商定。 1.4 卖方从买方获得的所有图纸、技术资料的技术所有权属于买方，卖方不得出售、转让或向第三方泄露，或用于其它目的。如发生泄密事件，卖方将承担相应的法律责任并向买方赔偿损失。 1.5本技术协议经双方签订认可后，与投标过程中的招标文件、投标文件、答疑澄清文件一起作为订货合同的附件，与合同正文具有同等的效力。 1.6本协议一式四份，供方二份，需方二份，并与所关联的商务合同同时生效。 2供货范围 2.1高炉冷却壁镶砖实际总用量：156.3284。 其中氮化硅结合碳化硅砖总量：117.8984； 磷酸浸渍粘土砖总量：38.430 t。
三维打印结合反应烧结制备多孔氮化硅陶瓷＊ 翁作海，曾庆丰，谢聪伟，彭军辉，张 瑾 （西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室，西安７１００７２ ）摘要 以硅粉（Ｓｉ）为起始原料，糊精为粘结剂，采用三维打印（３ＤＰ）快速成型技术制备出多孔硅坯体，通过反应烧结得到高孔隙率的氮化硅（Ｓｉ３Ｎ４）陶瓷。研究了反应烧结工艺对３ＤＰ多孔Ｓｉ３Ｎ４陶瓷性能的影响。结果表明：３ＤＰ成型的硅坯体采用阶梯式升温机制，可得到抗弯强度为（５．１±０．３）ＭＰａ，孔隙率达（７４．３±０．６）％的多孔Ｓｉ３Ｎ４陶瓷。反应烧结后，样品的线收缩率小于２．０％。三维打印结合反应烧结法实现了复杂形状陶瓷构件的无模制造与净尺寸成型。 关键词 三维打印 反应烧结 多孔氮化硅 孔隙率 净尺寸成型中图分类号：ＴＢ３２１ 文献标识码：Ａ Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ３ＤＰｒｉｎｔｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅａｃｔｉｏｎ ＳｉｎｔｅｒｉｎｇＷＥＮＧ Ｚｕｏｈａｉ，ＺＥＮＧ Ｑｉｎｇｆｅｎｇ，ＸＩＥ Ｃｏｎｇ ｗｅｉ，ＰＥＮＧ Ｊｕｎｈｕｉ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎ（Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｔｈｅｒｍｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７２）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｕｓｉｎｇ ｓｉｌｉｃｏｎ ｐｏｗｄｅｒ ａｓ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｄｅｘｔｒｉｎ ａｓ ｂｉｎｄｅｒ，ｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ ｇｒｅｅｎ ｂｏｄｙ ｗａｓ ｐｒｅ－ｐａｒｅｄ ｖｉａ ３Ｄｐｒｉｎｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｈｉｇｈｌｙ ｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ３ＤＰ ｐｏｒｏｕｓ Ｓｉ３Ｎ４ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｇｒｅｅｎ ｂｏｄｙ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ３Ｄｐｒｉｎｔｅｒ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｔｅｐ－ｂｙ－ｓｔｅｐ ｈｅａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｏｒｏｕｓＳｉ３Ｎ４ｃｅｒａｍｉｃ ｗｉｔｈ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ（５．１±０．３）ＭＰａ ａｎｄ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｏｆ（７４．３±０．６）％ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ａｆｔｅｒ ｒｅａｃｔｉｏｎｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｓｈｒｉｎｋａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈａｎ ２．０％．Ｃｅｒａｍｉｃ ｐａｒｔｓ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｈａｐｅｓ ｃａｎ ｂｅｍａ－ｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｂｙ ｓｕｃｈ ｈｙｂｒｉｄ ３ＤＰ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｆｒｅｅ－ｆｏｒｍ ａｎｄ ｎｅａｒ－ｎｅｔ－ｓｈａｐｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ３Ｄｐｒｉｎｔｉｎｇ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ，ｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｎｅａｒ－ｎｅｔ－ｓｈａｐｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ＊国家自然科学基金（ ５０８０２０７６）；西北工业大学凝固技术国家重点实验室自主研究课题（６５－ＴＰ－２０１１） 翁作海：男，１９８７年生，硕士生，主要从事多孔陶瓷及复合材料的研究 Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｅｎｇ ｚｕｏｈａｉ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ 曾庆丰：男，１９７６年生，副教授，硕士生导师，主要从事材料优化设计和结构功能一体化陶瓷的研究 Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｆｚｅｎｇ＠ｎｗｐ ｕ．ｅｄｕ．ｃｎ０ 引言 多孔Ｓｉ３Ｎ４陶瓷综合了多孔陶瓷和Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的优点，透过性均匀，比表面积大，体积密度小，同时耐高温、耐腐蚀， 是一种化学稳定性很高的多孔陶瓷材料［１］ ，作为过滤、分离、 吸音、透波材料，催化剂载体和生物陶瓷等，已广泛应用于航 空航天、石油化工和生物医疗等领域［２，３］ ，但多孔陶瓷孔隙率 与强度之间的矛盾制约了其发展。因此，在保证较高孔隙率的同时尽量提高材料的强度，是多孔陶瓷制备过程中研究的 重点［ ４－６］ 。多孔陶瓷制备过程中，坯体成型是关键环节。传统成型方法（模压成型、等静压成型、注射成型等）适合制备形状简 单的制品，制备坯体的均匀性差、烧成变形大［７－９］ ，在某些特 殊工业领域，传统成型工艺已不能满足要求。美国麻省理工学院的研究人员根据“层层打印，逐层叠加”的制作原理，提 出了三维打印的成型方法［ １０，１１］ 。利用三维打印成型结合反应烧结制备多孔Ｓｉ３Ｎ４陶瓷， 无需模具便可制备形状复杂的制品，且制品的微观均匀性和孔连通性好，孔径和孔隙率可控，烧结前后样品的形状和尺寸基本不变，有效改善了传统成型方法的不足。 １ 实验 １．１ 原料 硅粉（山东华昊硅业科技有限公司），纯度大于９９．５％，粒径Ｄ５０为７．２μｍ；糊精（分析纯，天津市福晨化学试剂厂）；高纯Ｎ２（ 四川梅塞尔气体产品有限公司），纯度大于９９．９９９％。 １．２ 样品制备 在硅粉中添加１５％（质量分数）的糊精和适量蒸馏水配成浆料，以玛瑙球为球磨介质在球磨罐中混合２４ｈ，然后在冷冻干燥机（ＬＪＧ－１２，北京松源华兴科技发展有限公司，中国）中冻干２４ｈ，得到疏松的硅造粒粉体；过６０目筛，控制造粒粉的直径均小于２００μｍ。 用三维打印机（Ｚ５１０，Ｚｃｏｒｐ ，美国）将制备好的硅粉打印· ５·三维打印结合反应烧结制备多孔氮化硅陶瓷／翁作海等
氮化硅的常压烧结和性能研究 摘要： 氮化硅烧结必须添加烧结助剂，不同的粉末粒度也会对烧结产生影响。本试验通过对显微组织和性能测试来分析讨论不同粒度的粉末和不同的烧结添加剂对氮化硅陶瓷性能的影响，得出结论如下：在常压烧结中，初始粉末的晶粒尺寸越小，氮化硅烧结越容易得到较高的性能参数；5wt% MgO -5wt% Y2O3的组合对烧结的促进作用是最明显的，得到的性能参数最理想；随着样品的烧结温度升高，材料的致密化程度增加，力学性能提高。 关键词：氮化硅；常压烧结；烧结剂；粉末粒 Normal pressure sintering and properties of Silicon nitride Abstract: Sintering aids must be added into sintered silicon nitride, different particl e size will also affect the sintering. In this experiment,we use the microstr ucture and properties of the test to analyze the discussion of different part icle size powders and different sintering additives on the properties of sili con nitride ceramics and concluded as follows: in the pressureless sinterin g,the smaller the grain size of the initial powder , the more readily availab le silicon nitride sintered high performance parameters; 5wt% MgO-5wt % Y2O3's role in promoting the combination of sintering is the most obvi ous,we can get the best performance parameters; With the sample sinterin
收稿日期：2011-08-20 非晶Si 3N 4 0前言 随着现代科学技术的发展，各种零部件的使用条件愈加苛刻（如高温、强腐蚀等），对新材料的研究和应用提出了更高的要求，传统的金属材料由于自身耐高温、抗腐蚀性能差等弱点已难以满足科技日益发展对材料性能的要求，现亟待开发新材料。由于陶瓷材料的出现可以克服传统材料的不足而越来越被研究人员关注，经过努力研究，在陶瓷的制备工艺和性能方面的研究已取得很大的进步，尤其是Si 3N 4陶瓷的优越性能得到了人们的广泛认可，就其结构、性能、烧结及应用已经开始系统的研究，本文就Si 3N 4陶瓷的制备工艺、增韧途径、高温性能的改善及应用作一简要的评述。 1Si 3N 4陶瓷概述 氮化硅（Si 3N 4）陶瓷是无机非金属强共价键化合物，其基本结构单元为[SiN 4]四面体，硅原子位于四面体的中心，四个氮原子分别位于四面体的四个顶点，然后以每三个四面体共用一个硅原子的形式在三维空间形成连续而又坚固的网络结构，氮化硅的许多性能都是因为其具有这种特殊的结构，因此 Si 3N 4结构中氮原子与硅原子间结合力很强，其作为一种高温 结构陶瓷，素有陶瓷材料中的“全能冠军”之称，氮化硅陶瓷具有硬度大、强度高、热膨胀系数小、高温蠕变小、抗氧化性能好，可耐氧化到1400℃、热腐蚀性能好，能耐大多数酸侵蚀，摩擦系数小，与用油润滑的金属表面相似等优异性能，已在许多工业领域获得广泛应用，并有很多潜在用途[1]。 氮化硅有晶体和非晶体之分，所说的非晶氮化硅就是无定形氮化硅[2]，而晶体氮化硅主要有早期的四方氮化硅（晶格常数为a=9.245魡，c=8.48魡）、常见的六方晶系氮化硅（有两种晶形，即针状结晶体α-Si 3N 4和颗粒状结晶体β-Si 3N 4）、立方氮化硅[3]。根据目前的认识，氮化硅结构有以下几种： 2Si 3N 4陶瓷的制备方法 氮化硅陶瓷的制备技术发展很快，由于Si 3N 4是强共价化合物，其扩散系数、致密化所必须的体积扩散及晶界扩散速度、烧结驱动力很小，这决定了纯氮化硅不能靠常规固相烧结达到致密化。目前氮化硅陶瓷烧结工艺方法主要有：常压烧结、反应烧结、热压烧结、气压烧结等[4-7]。 2.1常压烧结 常压烧结是以高纯、超细、高α相含量的氮化硅粉末与少 量助烧剂混合，通过成形、烧结等工序制备而成。由于常压烧结法很难制备高密度的纯氮化硅材料，为了获得高性能的氮化硅材料，需要加入助烧剂与Si 3N 4粉体表面的SiO 2反应,在高温下形成液相，活化烧结过程，通过溶解析出机制使其致密。因此，常压烧结Si 3N 4研究的关键在于选择合适的助烧剂。目前常用的助烧剂主要有：MgO 、Y 2O 3、稀土元素氧化物、复合助烧剂等，这些助烧剂能控制液相粘度，提高相转变，防止固溶体形成，降低晶格氧含量并控制玻璃相组成和含量[8]。 2.2反应烧结 反应烧结是把硅粉或硅粉与氮化硅粉的混合物成形后， 在1200℃左右通氮气进行预氮化处理，之后机械加工成所需零件，最后在1400℃左右进行最终氮化烧结。其主要反应有： 3Si+2N 2圮Si 3N 4(1) 在反应炉中，随着炉温的不断升高，氮气的活性增强，当达到一定温度1100~1200℃时，氮气和硅粉发生（1）式反应，反应放出能量并传给周围硅原子，使之活化并继续反应，随着反应不断深入坯体内部，硅粉也不断氮化生成氮化硅。 其工艺流程如图1所示[7]： 2.3热压烧结 热压烧结是将Si 3N 4粉末和少量添加剂（如MgO 、Al 2O 3、 MgF 2、Fe 2O 3等）在19.6MPa 以上的压强和1600℃以上的温 度进行热压成型烧结。英国和美国的一些公司采用热压烧结 Si 3N 4陶瓷，其强度达到981MPa 以上。热压烧结时添加物和 氮化硅陶瓷的制备及性能研究进展 王会阳1，李承宇1，刘德志 2 （1.中国矿业大学材料科学与工程学院，徐州221116；2.江苏省陶瓷研究所有限公司，宜兴214221） 摘 要 氮化硅陶瓷是一种具有广阔发展前景的高温、高强度结构陶瓷，它具有强度高、抗热震稳 定性好、疲劳韧性高、室温抗弯强度高、耐磨、抗氧化、耐腐蚀性能好等高性能，已被广泛应用于各行业。本文介绍了氮化硅陶瓷的基本性质，综述了氮化硅陶瓷的制备工艺和提高其高温性能的方法以及增韧的途径，并展望了氮化硅陶瓷的发展前景。关键词 氮化硅；陶瓷；制备；增韧；研究进展 江苏陶瓷 Jiangsu Ceramics 第44卷第6期2011年12月 Vol.44,No.6December ，2011 图1氮化硅反应烧结流程 Si 3N 4 立方Si 3N 4 四方Si 3N 4六方Si 3N 4晶体Si 3N 4 α-Si 3N 4β-Si 3N 4 粉体处理 气体处理成型 生坯处理 烧结 陶瓷体处理 4
耐火材料产品 生产许可证实施细则 2006-06-16公布2006-08-20实施 全国工业产品生产许可证办公室 目录 1 总则 (1) 2 工作机构 (1) 3 企业取得生产许可证的基本条件 (3) 4 许可程序 (3) 4.1 申请和受理 (3) 4.2 企业实地核查 (3) 4.3 产品抽样与检验 (4) 4.4 审定和发证 (4) 4.5 集团公司的生产许可 (5) 5 审查要求 (5) 5.1 企业生产耐火材料产品的产品标准及相关标准 (5) 5.2 企业生产耐火材料产品必备的生产设备和检测设备 (5) 5.3 耐火材料产品生产许可证企业实地核查办法 (7) 5.4 耐火材料产品生产许可证检测规则 (7) 6 证书和标志 (11) 6.1 证书 (11) 6.2 标志 (12)
7 委托加工备案程序 (13) 8 收费 (13) 9 工作人员守则 (14) 10 附则 (14) 附件耐火材料产品生产许可证企业实地核查办法 (15) 耐火材料产品 生产许可证实施细则 1 总则 1.1 为了做好耐火材料产品生产许可证发证工作，依据《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例》（国务院令第440号）、《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例实施办法》（国家质量监督检验检疫总局令第80号）等规定，制定本实施细则。 1.2 在中华人民共和国境内生产、销售或者在经营活动中使用耐火材料产品的，适用本实施细则。任何企业未取得生产许可证不得生产耐火材料产品，任何单位和个人不得销售或者在经营活动中使用未取得生产许可证的耐火材料产品。 1.3 实施生产许可证管理的耐火材料产品范围包括：硅砖、粘土砖、高铝砖、（铝）镁碳砖和特种耐火制品5个产品单元（见表1）。申请企业按产品单元申请生产许可证，且每个产品单元的 不同产品品种，以高牌号产品覆盖低牌号产品的方法申请获取生产许可证。 表1 产品单元及产品品种划分
以MgO --Al2O3 - SiO2为添加剂进行无压烧结的氮化硅的微观结构和力学性能 摘要 准备通过传统的球磨和行星高能球磨烧结以MgO-Al2O3-SiO2为添加剂系统进行X射线衍射，扫描电镜，透射电镜，高分辨透射电子显微镜和能谱仪分析微观结构和力学性能对无压烧结氮化硅陶瓷的影响。对于无压烧结氮化硅的行星球磨，可取得1.06 GPa的抗弯强度，14.2 GPa的维氏硬度和6.4MPa·m0.5的断裂韧性。烧结材料的微观结构中颗粒大小和长径比几乎相同,且均匀分布在整个陶瓷表面。改进的混合效率降低了行星球磨后粒子的尺寸,提高了烧结添加剂的均匀分布,使氮化硅陶瓷的微观结构致密均一性能得到了部分改善。与传统的球磨方式相比，行星高能球磨是一种能生产微观结构高度均一和有良好力学性能微粒的途径。 关键词：无压烧结；微观结构；机械性能；Si 3N 4 1.介绍 因为它们作为构件材料在房屋和耐高温方面的应用前景非常广阔，所以以氮化硅陶瓷 (Si 3N 4 )为基础的研究日益广泛。无压烧结是目前常用的致密与复杂的形状的氮化硅零件烧结 方式,因为它经济效益超过热压烧结,与反应烧结相比也提高了热机械性能。但是,Si-N共价键需要使用烧结添加剂,如金属氧化物和稀土金属氧化物,去促进致密化通过液相烧结。氧化 物添加剂在烧结过程中,使硅(SiO 2)在Si 3 N4粒子在表面上形成一种玻璃体熔剂在烧结温度 下的在致密化过程中协助大量转移。因此,烧结氮化硅的过程,包括致密化、α到β相变以及晶粒生长,都会对数量和液相化学反应造成实质性影响。 众所周知,室温下的氮化硅陶瓷的微观组织特征主要取决于两个方面,长宽比和β相的晶粒尺寸，而且高温强度控制的晶界相的特点尤其如此。因此,稀土氧化物作为添加剂被广泛用于氮化硅高温力学性能的改进。单独添加一种稀土元素(< 10 wt. %)对烧结能力的提高不像同时添加稀土元素和金属氧化物那样有效。但是,这些添加剂会将玻璃质晶粒界限引入致密体，使高温力学性能和蠕变性恶化。有多种方法改善高温力学性能,已经提出的方法有:使用更少的添加剂、结晶玻璃相热处理,使用适当的成分使添加剂溶解在氮化硅内后再烧结。通过这些方法，大量减少玻璃相产生，可提高高温性能。氧化钇和氧化铝是最常用的添加剂。由于氧化钇比较昂贵，所以研制出更多的替换添加剂去代替它，并得到结晶晶界阶段。事实 上,对氮化硅液相烧结过程中添加Al 2O 3 -Y 2 O 3、 氧化镁、氧化钇及其它氧化物有很广泛的研究。 然而，很少有研究氮化硅液相烧结过程中添加MgO-Al 2O 3 -SiO 2 系统的。 对于强共价键结构陶瓷，例如，氮化硅和碳化硅，烧结助剂的引入是生产过程中关键的一步，因为它们必须均匀分布在整个陶瓷基体。事实上，非均质体一般形成在早期阶段，甚至成为在随后的处理，在后续加工过程中,甚至导致强度退化。关键的一步是要找到一个能使粉末混合均匀的生产路线。传统工艺中，开始由一般粉末混合球磨，以减少颗粒粒度并使烧结助剂在聚乙烯罐中均匀分布。然而，传统的球磨技术通常需要很长的时间也只能生产出均匀性差的坯体。对化学法和湿混法进行了研究，目的是改善添加剂分布的均匀性。化学方法的优点有很多，例如，用共沉淀法可以用Si3N4颗粒原位涂料添加剂，它是一种较好的提高烧结均匀性烧结助剂，并能减少添加剂的用量。但是,在某些情况下的化学反应过程过于昂贵,有一些技术困难也使其很难实现大规模工业生产。另一方面，各种湿混法，例如，机械，超声波，和摩擦搅拌法，已被用来对氮化硅表面成分和表面覆盖烧结助剂的影响进行研究。结果表明，摩擦搅拌和超声波是更有效方法，能使氮化硅粉末的烧结均匀性提高，但是否对球磨后微粒的微观结构和力学性能有影响还不可知。奥利维拉等证明的行星球磨在与传
基质：基质是耐火材料中大晶体或骨料间隙中存在的物质。 主晶相：主晶相是指构成耐火制品结构的主体且熔点较高的晶相 耐火度：耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能。 显微结构：在光学和电子显微镜下分辨出的试样中所含有相的种类及各相的数量、形状、大小、分布取向和它们相互之间的 关系，称为显微结构。 陶瓷结合：又称为硅酸盐结合，其结构特征是耐火制品主晶相之间由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合。直接结合：指耐火制品中，高熔点的主晶相之间或主晶相与次晶相间直接接触产生结晶网络的一种结合，而不是靠低熔点的硅 镁酸盐相产生结合 混练：使两种以上不均匀的物料的成分和颗粒均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程称混炼 液相烧结：凡有液相参加的烧结过程；液相起到促进烧结和降低烧结温度的作用。 低水泥浇注料：由水泥带入的CaO含量一般在1.0-2.5%之间的反絮 凝浇注料。 热硬性结合剂：热硬性结合剂是指在常温下硬化很慢和强度很低，而在高于常温但低于烧结温度下可较快的硬化的结合剂水硬性结合剂：水硬性结合剂是必须同水进行反应并在潮湿介质中养护才可逐渐凝结硬化的结合剂 气硬性结合剂：气硬性结合剂是在大气中和常温下即可逐渐凝结硬化而具有相当高强度的结合剂 减水剂：保持浇注料流动值基本不变的条件下，可显著降低拌和用水量的物质称为减水剂 弹性后效：坯体压制时，外部压力被内部弹性力所均衡，当外力取消时，内部弹性力被释放出来，引起坯体膨胀的作用称为弹 性后效 荷重软化点：以压缩0.6%时的变形温度作为被测材料的荷重软化温度，即荷重软化点 镁碳砖：镁碳砖是以烧结镁砂或电熔镁砂为主要原料，并加入适量的石墨和含碳质有机结合剂而制成的镁质制品。 电熔镁砂：由天然菱镁矿、水镁石、轻烧镁砂或烧结镁砂在电弧炉中高温熔融而成的镁质原料 矿化剂：加入耐火材料中，在烧成过程中能促进其他物质转变或结晶的少量物质。 防氧化剂：含碳耐火材料采用金属添加剂的作用在于抑制碳的氧化，被称为防氧化剂 可塑性: 物料受外力作用后发生变形而不破裂，在所施加使其变形的外力撤除后，变形的形态仍保留而不恢复原状，这种性质 称为可塑性。 熔铸莫来石制品:由高铝矾土或工业氧化铝、粘土或硅石进行配料， 在电弧炉内熔融，再浇铸成型及退火制成的耐火制
吴小贤等：SiC质耐火材料的碳化氮化制备及性能· 447 ·第39卷第3期 反应烧结氮化硅–碳化硅复合材料的氮化机理 李勇，朱晓燕，王佳平，陈俊红，薛文东，孙加林 (北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083) 摘要：为分析反应烧结氮化硅结合碳化硅(Si3N4–SiC)材料中微观结构和氮化硅分布不均匀的原因，对在隔焰燃气氮化梭式窑中应用反应烧结氮化方法制备的氮化硅结合碳化硅复合材料进行结构研究和热力学分析。结果表明：材料中的氮化硅以纤维状和柱状两种形状存在。Si的氮化机理为：Si 首先被氧化成气态SiO，降低了体系的氧分压，当氧分压足够低时，Si与N2直接反应形成柱状Si3N4，气态SiO亦可与N2反应生成氮化硅，这是一个气–气反应，故生成的Si3N4为纤维状。氮化反应前SiO主要分布于材料孔隙和表面，因而生成的氮化硅分布不均匀，导致了反应烧结Si3N4–SiC材料结构的不均匀。 关键词：反应烧结；氮化硅；碳化硅；氮化反应机理；直接氮化；一氧化硅氮化 中图分类号：TQ175 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)03–0447–05 Nitridation Mechanism of Reaction Sintered Si3N4–SiC Composite LI Yong，ZHU Xiaoyan，WANG Jiaping，CHEN Junhong，XUE Wengdong，SUN Jialin (School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China) Abstract: In order to investigate the reason of uneven microstructure and non-uniform distribution of Si3N4 in Si3N4–SiC materials, both microstructure and thermodynamics of Si3N4–SiC composite materials were analyzed, which were prepared by nitriding reaction sintering in flame-isolation nitridation shuttle kiln. The results show that Si3N4 exists in fibrous state and column state. Nitridation mechanism of silicon is as follows: silicon is oxidized to form gaseous SiO firstly, oxygen partial pressure is reduced in the system, silicon reacts with nitrogen directly to form column Si3N4 while the system oxygen partial pressure is low enough. SiO reacts with nitrogen to form Si3N4 also, which is a gas–gas reaction, so the fibrous Si3N4 is formed. Gaseous SiO mainly distributes in pores and surfaces before nitridation, and thus it causes the non-uniform distribution of Si3N4 and uneven microstructure of reaction-sintered Si3N4–SiC materials. Key words: reaction sintering; silicon nitride; silicon carbide; nitridation mechanism; direct nitridation; silicon monoxide nitridation 反应烧结氮化硅结合碳化硅耐火材料具有高温强度高，热震稳定性好，高温下抗蠕变性好，导热性高，耐磨且抗高温介质侵蚀性能优良，以及优异的抗金属熔体、抗碱、抗炉渣和腐蚀性气体侵蚀等性能，已广泛应用于炼铁高炉、有色金属冶炼(尤其是铝电解槽)和垃圾焚烧炉等高温工业领域。 目前通过反应烧结制备Si3N4–SiC复合材料主要有以下2种工艺：1) 混合料经过混练→大吨位压力机成型→隔焰燃气氮化梭式窑中烧成；2) 混合料经过混练→振动加压成型→在电加热氮化梭式窑中烧成。由于2种工艺路线都是以Si为原料通过氮化反应烧结制成高温产品，Si既是原材料，也是助烧剂，可在较低温度下进行生产，生产成本低。但无论采用哪种工艺路线，同一块耐火砖中都会存在成分不均匀现象，而成分不均匀又将严重损害材料的高温强度。 挪威科技工业研究院对世界上1997—2007年间反应烧结氮化硅结合碳化硅耐火材料进行了分析检测。结果表明：在同一块砖的中心部位和接近表面的边缘部位氮化硅含量明显不同，这种现象十 收稿日期：2010–10–23。修改稿收到日期：2010–11–08。基金项目：北京市教育委员会共建专项资助。 第一作者：李勇(1964—)，男，教授。 通信作者：陈俊红(1971—)，男，讲师。Received date:2010–10–23. Approved date: 2010–11–08. First author: LI Yong (1964–), male, professor. E-mail: lirefractory@https://www.doczj.com/doc/db12120661.html, Correspondent author: CHEN Junhong (1971–), male, lecturer. E-mail: chenjunhong2666@https://www.doczj.com/doc/db12120661.html, 第39卷第3期2011年3月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 39，No. 3 March，2011
刚玉莫来石 项目名称 单位 莫来石砖 再烧结电熔莫来石砖 莫来石-刚玉砖 刚玉-莫来石砖 Al 2O 3 % ≥70 ≥75 ≥80 ≥90 SiO 2 % ≤25 ≤23 ≤18 ≤8 Fe 2O 3 % ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.3 显气孔率 % ≤17 ≤14 ≤19 ≤18 体积密度 g/cm 3 ≥2.55 ≥2.65 ≥2.70 ≥2.90 常温耐压强度 MPa ≥90 ≥100 ≥80 ≥100 荷软开始点 （0.2MPa,0.6%） ℃ ≥1630 ≥1700 ≥1650 ≥1700 用途 -- 玻璃熔窑上部结构砖、料道砖、盖板、冶金极其它工业中温窑炉内衬，炭黑反应炉急冷段、停留段内衬。 玻璃熔窑上部碹顶、碹脚砖、其它工业热工设备内衬。 玻璃熔窑上部 结构砖、盖板，成型部件，中温炭黑反应炉和其它热工装置衬里。高温用莫来石-刚玉匣 钵。 玻璃熔窑上部结构砖、料道砖、盖板、成型部件，中温炭黑反应炉内衬和其它热工装置衬里。高温用刚玉-莫来石匣钵。 耐火材料种类和特性 耐火材料生产工艺流程 1.黏土砖
组成：化学组成：变化很大，主要成分Al2O3和SiO2，大致范围如下：Al2O3：30~46%，SiO2：50%~70%、Fe2O3：1.0~3.0%、TiO2：1.0~2.5%、(R2O+RO)：1.0~4.0% 原料与工艺：以黏土熟料为骨料，以软质黏土作结合剂，半干法或可塑法成型，1300~1400℃烧成 性质：耐酸性渣侵蚀，对碱性渣的抵抗力稍差；热膨胀系数不大，抗热震性较好；荷重软化温度远小于耐火度，这是一大缺点，软化开始与终了温度的间隔很大，不会很快坍陷 2.硅砖 组成：化学成分：SiO2：94%~98%、Al2O3：0.2~2%、CaO：1.5~3.5%、Fe2O3：0.3~3%、R2O：0~0.5% 原料与工艺：石英石、废砖、石灰、矿化剂和有机结合剂。SiO2含量不低于96%的石英石 少量矿化剂（如铁鳞、石灰乳）和结合剂（如糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液） 混练→成型→干燥→烧成等工序 玻璃窑用硅砖 高温体积稳定，不会因温度波动而引起炉体变化。硅砖荷重软化温度高、蠕变率小、玻璃窑1600℃保持炉体不变形，结构稳定 对玻璃液无污染。硅砖主要成分SiO2，使用时如有掉块或表面熔滴，不影响玻璃液的质量 耐化学侵蚀，上部结构的硅砖受玻璃配料中含R2O的气体侵蚀，表面生成一层光滑的变质层，是侵蚀速度变低，起到保护作用，体积密度小，可减轻炉体重量 硅砖烤窑时注意事项 200~300℃和573℃时晶型转变，梯级骤然膨胀，烘烤时600℃以下升温不宜太快；冷却时600℃以下应避免剧烈的温度变化，尽可能不与碱性物质接触 3.电熔铸耐火材料 主要品种有：电熔莫来石砖，电熔锆刚玉砖，电熔刚玉砖等 电熔锆刚玉砖：外观呈蛋黄色，以锆英石和工业氧化铝为主要原料。少量富锆砂（提高ZrO2含量），纯碱（助熔、Na2O能抑制莫来石形成、促进莫来石热分解）和硼砂（助熔、可改善玻璃相性质、防止铸件裂纹）。 熔融气氛：还原法，石墨电极直接插入熔融液中，使溶液掺碳。料中铁、钛氧化物杂质被还原成低价氧化物，降低了玻璃相渗出温度（约1200~1330℃）。氧化法：石墨电极不与熔融液接触，碳不会掺入。并吹入氧，使还原物质转变成氧化物质，又能接触石墨电极沾污现象。砖呈淡米色。含碳量低。玻璃相数量少，且渗出温度高（1380~1410℃）。 浇注方法：普通浇注法（代号PT或RC或RN），倾斜浇铸法（QX或TA或RO），无缩孔浇注法（WS或VF或RT），密实浇铸法（MS或RV或RR）；属于Al2O3-ZrO2-SiO2系
氮化硅陶瓷材料的制备 摘要 氮化硅陶瓷是一种具有广阔发展前景的高温高强度结构陶瓷。其具有的如强度高、抗热震稳定性好、疲劳韧性高、室温抗弯强度高、耐磨、抗氧化、耐腐蚀性好等优点,在高温、高速、强腐蚀介质的工作环境中具有特殊的使用价值，已广泛应用于各行各业。目前存在的主要问题是氮化硅陶瓷产品韧性低、成本较高。今后应改善制粉、成型和烧结工艺及氮化硅与碳化硅的复合化,研制出更加优良的氮化硅陶瓷。本文介绍了氮化硅陶瓷的基本性质，综述了氮化硅陶瓷的制备工艺和国内外现代制造业中的应用，并展望了氮化硅陶瓷的发展前景。 前言 随着现代科学技术的发展，对新材料的研究和应用不断提出更高的要求，传统的金属材料越来越难以满足这种日益发展的要求，亟待开发新型材料。多年来，研究工作者们进行了不懈的努力，在材料的制备工艺和性能方面取得了很大的进展。由于人们认识到陶瓷的潜在优势和金属材料不可克服的弱点，工程陶瓷材料越来越受到世界上许多材料研究单位的高度重视，并取得了许多突破性进展。二次大战结束后，科学技术发展迅速，原子能、火箭、燃气轮机等技术领域对材料提出了更高的要求，迫使人们去寻找比耐热合金更能承受高温，比普通陶瓷更能抵御化学腐蚀的材料。氮化硅的出色表现，激起了人们对它的热情和兴趣。20世纪60年代，英、法的一些研究机构和大学率先开始对氮化硅进行系统研究，深入认识它的结构、性能、探索烧结方法、开拓应用领域。至20世纪70年代，氮化硅陶瓷的研发工作相继在世界各国开展起来。到了20世纪80年代，氮化硅陶瓷制品已经开始向产业化、实用化迈进了。近二十年多来，人们通过广泛、深入、仔细的研究，发现陶瓷材料是最有希望在高科技领域中得到广泛应用的候选材料。氮化硅陶瓷作为一种高温结构陶瓷，具有强度高、抗热震稳定性好、高温蠕变小、耐磨、优良的抗氧化性和化学稳定性高等特点，是结构陶瓷研究中最为深入的材料，被广泛地应用于制造燃气发动机的耐高温部件、化学工业中耐腐蚀部件、半导体工业中的坩埚、以及高温陶瓷轴承、高速切削工具、雷达天线罩、核反应堆的支撑、隔离件和裂变物质的载体等。正因为氮化硅陶瓷具有其它材料不可