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.

本研究的目的是开发一种通过放热反应原位合成SiC-AlN固溶体粉末或烧结体的工艺。通过利用伴随放热反应的自加热，可以减少外部施加的热量。我们几乎已经建立了两种工艺，以SiC-AlN固溶体的组成元素为起始材料，并且可以在比普通烧结方法更低的温度下轻松合成固溶体。具体而言，作为第一种工艺，硅粉为黑色和氮化铝我们讨论了一种铝粉混合物的反应性HIP烧结方法。Si和C生成SiC的反应在Si的熔点以上显着进行，并且可以在相对较低的温度（2123K）下实现致密的SiC-AlN烧结。 ）事实证明，合成尸体是可能的。获得了富SiC和富AIN的SiC-AIN固溶体，其组成值接近相图中的平衡组成，并且SiC-AIN反应HIP烧结体表现出超细的微观结构，具有SiC单相和AIN单相显示出比相更高的强度和硬度。此外，在上述工艺的基础上，我们设计了一种成本更低的合成工艺：通过将硅粉、碳粉（石墨或炭黑）和铝粉的混合物在氮气气氛中反应，在较低的温度（在1773K下合成了SiC-AIN固溶体或固溶体/复合粉末，并对反应机理和合成条件进行了较为系统的研究。本研究旨在改进SiC-AIN陶瓷合金（固溶体/复合材料）。这将对研究和开发有很大帮助。

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）。