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影響氮化硅鐵合成效果的因素

來源:http://www.helikonrep.com/news920159.html發布時間:2023/3/1 10:05:00

  氮化硅鐵實際上是硅鐵通過氮化處理得到的,硅鐵的主要成分是硅和鐵,硅有著特別明顯的非金屬特性,可溶于金屬氫氧化物,產生硅鹽酸和氮氣。氮化硅鐵通常以硅鐵合金或單質硅為原料,利用氮化技術高溫合成。在合成過程中,以下兩點是影響合成效果的重要因素。


  1.硅鐵粒度。中位徑(d50)為13.41μm的樣氮含量隨溫度的提高而逐漸增大。隨著溫度的提高,中位徑(d50)為8.023μm和5.229μm的樣氮含量的變化不明顯,不規則。在各溫度段,樣品FS5h產品的氮含量明顯高于樣品FS10h、FS15h產品的氮含量。這表明硅鐵和氮反應過程會釋放大量的熱量,Fe在其中起到催化劑的作用。硅鐵越細,樣品的孔隙率越小,比表面積越大,反應越快越激烈。但硅鐵粒子之間的燒結也越嚴重,影響氮氣的擴散,氮化效果越差。粗粒試樣比表面積小,氮化反應更加平穩,隨著溫度的上升,氮化更加充分。

  2.氮化溫度。以粒度小于74m的FeSi75粉為原料和濃度為5%的聚乙烯醇為粘合劑,膠水加入比例為8%。在氧化鋁研究體中研磨上述混合物,攪拌均勻后加壓造粒,用一系列技術加工成長坯料。然后,在1400、1500、1600、1700℃的溫度和0.9MPa氮氣下進行氮化實驗。使用的氮氣為99.99%的高純氮。保溫時間為3小時。當溫度為1400℃和1500℃時,氮化產物的物相主要為α-Si3N4、殘留的Si和FeSi2。當溫度為1600℃和1700℃時,氮化產物的物相主要是α-Si3N4、β-Si3N4和Fe3Si。在溫度逐漸升高的過程中,α-Si3N4逐漸減少,β-Si3N4逐漸增加,高溫氮化比低溫氮化更完整。氮化產物Si3N4的顯微形狀為針柱狀和長柱狀。

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