晶硅切割废粉为原料的反应烧结Si3N4结合SiC复相陶瓷的工艺研究

人工晶体学报, 2013, 42(8): 1668-1672.

晶硅切割废粉为原料的反应烧结Si3N4结合SiC复相陶瓷的工艺研究

罗绍华 ^1, , 张溪溪 ^2, , 侯瑞 ^3, , 陈宇红 ^4, , 耿桂宏 ^5,

1.东北大学秦皇岛分校资源与材料学院,秦皇岛066004

2.东北大学秦皇岛分校资源与材料学院,秦皇岛066004

3.东北大学秦皇岛分校资源与材料学院,秦皇岛066004

4.北方民族大学材料科学与工程学院,银川750021

5.北方民族大学材料科学与工程学院,银川750021

基金项目: 中央高校基本业务费(N100423002,N100123003) 宁夏自然科学基金(NZ0843) 省部共建“粉体材料与特种陶瓷”重点实验室开放课题(1102) 国家自然科学基金(50902019)

关键词： Si3N4 , SiC , 反应烧结 , 正交实验 , 力学性能

Process Research on Reaction Sintered Silicon Nitride Bonding Silicon Carbide Multiphase Ceramics Using Crystalline Silicon Cutting Waste Silicon Powder as Raw Material

LUO Shao-hua ^1, , ZHANG Xi-xi ^2, , HOU Rui ^3, , CHEN Yu-hong ^4, , GENG Gui-hong ^5,

1.东北大学秦皇岛分校资源与材料学院,秦皇岛066004

2.东北大学秦皇岛分校资源与材料学院,秦皇岛066004

3.东北大学秦皇岛分校资源与材料学院,秦皇岛066004

4.北方民族大学材料科学与工程学院,银川750021

5.北方民族大学材料科学与工程学院,银川750021

Keywords： Si3N4 , SiC , reaction sintering , orthogonal design , mechanical property

以晶硅切割废料Si粉和SiC为原料,Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,反应烧结法制备低压铸造升液管用Si3N4/SiC复相陶瓷材料.设计L9(34)正交实验,研究了原料中Si、助剂Al2O3、Y2O3和Fe2O3的含量对陶瓷材料力学性能的影响和优化.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的相组成、断口形貌进行分析.结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量SiALON及未反应的Si.Si含量对力学性能的影响最为显著,通过对正交试验的验证,20wt％ Si、3.2wt％ Al2O3、0.8wt％Fe2O3和2wt％ Y2O3时烧结体抗弯强度最高.

参考文献

[1]	郭菁,邢鹏飞,涂赣峰,祁阳.单晶及多晶硅切割废料中的高纯硅回收[J].材料科学与工艺,2011(04):103-106,111.
[2]	刘旭东 .膜法回收高粘度硅切割液的研究[D].大连理工大学,2009.
[3]	X. C. Wu;W. H. Song;W. D. Huang .Simultaneous Growth of α-Si_3N_4 and β-SiC Nanorods[J].Materials Research Bulletin: An International Journal Reporting Research on Crystal Growth and Materials Preparation and Characterization,2001(5/6):847-852.
[4]	Koji Takahashi;Hisashi Murase;Shoko Yoshida .Improvement of static fatigue strength of Si_3N_4/SiC crack-healed under cyclic stress[J].Journal of the European Ceramic Society,2005(11):1953-1959.
[5]	Luo Fa;Zhu Dongmei;Zhang Hua;Zhou Wancheng .Properties of reaction-bonded SiC/Si_3N_4 ceramics[J].Materials Science & Engineering, A. Structural Materials: Properties, Misrostructure and Processing,2006(1/2):285-289.

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