自己発熱反応を利用する炭・窒化物系固溶体粉末の合成

自热反应合成碳/氮化物固溶体粉末

• 批准号: 07750790
• 负责人: 李 敬鋒
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750790/
• 关键词: 材料合成; セラミックス; 炭化ケイ素; 窒化アルミニウム; 反応合成; セラミックアロイング

発熱反応によりSiC-AIN系固溶体粉末又は焼結体のin-situ合成プロセスを開発するのは本研究の目的である。発熱反応を伴う自己発熱を利用することにより外部付加熱を少なくすることが可能である。SiC-AIN固溶体の構成元素が出発原料とし,通常の焼結法より低い温度で簡単に固溶体を合成できる2種のプロセスをほぼ確立した.具体的に、まず最初のプロセスとして,シリコン粉をカーボンブラック及び窒化アルミニウム粉の混合物を反応HIP焼結する方法を取りあげた.SiとCからSiCへの生成反応はSiの融点以上で顕著に進行し、比較的低い温度(2123K)で緻密なSiC-AIN焼結体を合成することができることが分かった。状態図の平衡組成に近い組成値を示すSiCリッチとAINリッチのSiC-AIN固溶体が得られており、SiC-AIN反応HIP焼結体は超微細なミクロ組織を示し,SiC単相及びAIN単相より高い強度と硬度を示す。さらに,上記のプロセスを基礎してより低コストの合成プロセスを考案した.つまり,シリコン粉とカーボン粉(グラファイトあるいはカーボンブラック)及びアルミニウム粉の混合物を窒素雰囲気中で反応させることにより,より低い温度(1773K)でSiC-AIN固溶体又は固溶・複合粉末を合成できた.その反応機構と合成条件についても比較的系統に調べた.本研究はSiC-AINセラミックアロイ(固溶・複合体)の更なる研究開発のに大いに役立つと期待される.

这项研究的目的是通过放热反应开发基于SIC-AIN的实心溶液粉末或烧结体的原位合成过程。通过利用自热并伴有放热反应，可以减少外部加热。 SIC-ain固体溶液的组成元素被用作起始材料，并且几乎建立了在低于通常的烧结方法的较低温度下易于合成实心溶液的两个过程。具体而言，第一个过程是首先使用一种用碳黑色和氮化铝粉混合的硅粉的反应性髋关节烧结方法。从Si和C到SIC的形成反应在Si的熔点高出高于SIC的情况下，发现可以在相对较低的温度（2123K）下合成一个密集的SIC-SIC烧结体。获得了接近相图平衡组成的组成值的SIC-aIN实体溶液，并且SIC-反应性髋关节烧结的身体表现出超细微结构，比SIC单相和AIN单相显示更高的强度和硬度。此外，根据上述过程设计了较低的成本合成过程。也就是说，通过在氮气气氛中反应硅粉与碳粉（石墨或碳黑色）和铝粉的混合物，可以在较低温度（1773K）中合成SIC-AIN固体溶液或固体溶液/复合粉。反应机理和合成条件也相对研究。预计这项研究将有助于对SIC-AIN陶瓷合金的进一步研究和开发（溶液/复合材料）。

项目成果

小林,李,渡辺: "SiとC及びAINの混合粉末の反応HIP焼結によるSiC-AINセラミックアロイの合成とその機械的特性" Journal of Ceramic Society of Japan. 104(予定). (1996)

Kobayashi、Lee、Watanabe：“Si、C 和 AIN 混合粉末的反应性 HIP 烧结合成 SiC-AIN 陶瓷合金及其机械性能”日本陶瓷学会杂志 104（计划）。