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合金元素对氮化硅制备的影响与研究

葛伟萍  
【摘要】:本课题以硅粉为原料,合金元素为添加剂,用硅粉直接氮化法制备氮化硅,并对添加剂种类及含量、氮化工艺等进行研究,并对氮化硅的形成机制和部分添加剂的作用进行了探讨。 在Fe、Mg、Al、Ti四种合金元素添加剂中,Fe对硅粉氮化促进效果最显著,Mg次之,而Ti、Al不太明显。但Al对β-Si_3N_4生成有一定的促进作用。 复合元素Fe+Al又比单一元素Fe的氮化促进效果更优。从生成单一氮化硅的角度来看,Fe含量不宜超过1%,Fe+Al不宜超过1.5%,反之产物中就出现Fe-Si化合物。 实验氮化工艺控制在1350℃下连续氮化10小时,以Fe和Fe+Al为添加剂,这对硅粉氮化有利。 采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段对样品的相组成和微观组织形貌进行了观察和分析,表明1350℃/10h下的氮化样品中生成物以α-Si_3N_4较多,还有部分β-Si_3N_4。产物组织形貌以等轴状的α-Si_3N_4颗粒为主,颗粒平均尺寸为3.3μm。


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