|本期目录/Table of Contents|

[1]梁　欣,陈常连*,周诗聪,等.碳化硅添加对氮化硅转化为碳化硅晶粒形貌的影响[J].武汉工程大学学报,2019,(01):60-64.[doi:10. 3969/j. issn. 1674?2869. 2019. 01. 009]
　LIANG Xin,CHEN Changlian*,ZHOU Shicong,et al.Effect of Addition of Silicon Carbide on Morphology of Silicon Carbide Grains Transformed from Silicon Nitride[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2019,(01):60-64.[doi:10. 3969/j. issn. 1674?2869. 2019. 01. 009]
点击复制

碳化硅添加对氮化硅转化为碳化硅晶粒形貌的影响(/HTML)
分享到：

《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

卷:
期数:
2019年01期
页码:
60-64
栏目:
材料科学与工程
出版日期:
2019-03-23

文章信息/Info

Title:
Effect of Addition of Silicon Carbide on Morphology of Silicon Carbide Grains Transformed from Silicon Nitride
文章编号:
20190109
作者:
梁　欣; 陈常连*; 周诗聪; 季家友; 朱　丽; 黄志良; 徐　慢
武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430205
Author(s):
LIANG Xin;  CHEN Changlian*;  ZHOU Shicong;  JI Jiayou;  ZHU Li; HUANG Zhiliang;  XU Man
School of Materials Science and Engineering，Wuhan Institute of Technology， Wuhan 430205， China
关键词:
氮化硅; 碳化硅; 晶粒形貌; 重结晶
Keywords:
silicon nitride;  silicon carbide;  grain morphology;  recrystallization
分类号:
TB321
DOI:
10. 3969/j. issn. 1674?2869. 2019. 01. 009
文献标志码:
A
摘要:
以氮化硅（Si3N4）、石墨为原料，碳化硅（SiC）为添加剂，利用Si3N4转化法制备出形貌变化的等轴状和长柱状SiC晶粒，采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能量色散X射线谱对产物的结构与微观形貌进行了表征，重点研究了SiC添加量对SiC形貌的影响及其影响机理。结果表明，SiC的添加有助于Si3N4转化为α-SiC，并影响其形貌和尺寸。随着SiC添加量的增加，制得的SiC晶粒由长柱状转变为等轴状，晶粒的尺寸也急剧减小。高温条件下，Si3N4首先分解为硅蒸气和氮气，硅蒸气又与石墨发生气-固反应生成小晶粒的SiC，继而发生重结晶。碳化硅的添加导致晶粒缺陷也增多，由于气态硅蒸气可在晶粒缺陷处重结晶，使SiC晶粒的取向生长得到抑制，促进了等轴状SiC晶粒的生成。
Abstract:
Silicon carbide（SiC）grains with different morphologies such as equiaxed crystal and columnar crystal were prepared through the silicon nitride （Si3N4） transformation using Si3N4 and graphite as raw materials，SiC as an additive. Scanning electron microscopy，X-ray energy dispersive spectroscopy and X-ray diffraction were used to characterize the structure and morphology. The effect of the addition of SiC on the morphology of SiC grains and the mechanisms were investigated. The results reveal that the addition of SiC contributes to the transformation of Si3N4 into α-SiC and affects the morphology and size of final SiC grains. With the increase of SiC addition，the morphology of the SiC grains changes from columnar crystal to equiaxed crystal，and the particle size decreases sharply. Si3N4 firstly decomposes into silicon vapor and nitrogen at high temperature. Then the smaller SiC grains form by the gas-solid reaction between Si（g） and C，followed by its recrystallize. The addition of SiC can promote the formation of the defects on grains，thus influences the growth orientation of SiC grains. The formation of equiaxed grains is promoted because silicon vapor can recrystallize at the crystal defects.

参考文献/References:

［1］　梁训裕，刘景林. 碳化硅耐火材料［M］. 北京：冶金工业出版社，1981. ［2］　原恩临. 碳化硅的形貌控制及其催化应用研究［D］. 上海：华东理工大学，2012. ［3］　郝雅娟，靳国强，郭向云. 碳热还原制备不同形貌的碳化硅纳米线［J］. 无机化学学报，2006，22（10）：1833-1837.［4］　HU J Q，LU Q Y，TANG K B，et al. Synthesis and characterization of SiC nanowires through a reduction-carburization route［J］. Journal of Physical Chemistry B，2000，104（22）：165-172.［5］　张炬栋. 碳化硅纳米线薄膜的制备及其性能研究［D］. 杭州：浙江理工大学，2014.［6］　石强. 一维碳化硅纳米材料的制备、表征及性能研究［D］. 杭州：浙江理工大学，2011.［7］　丁书强，曾宇平，江东亮. 原位反应结合碳化硅多孔陶瓷的制备与性能［J］. 无机材料学报，2006，21（6）：1397-1403.［8］　周峰，程晓农，严学华，等. 原位反应烧结法制备SiC多孔木材陶瓷［J］. 材料科学与工程学报，2008，26（5）：757-760.［9］　杨振明，姜春海，田冲，等. 泡沫碳化硅陶瓷表面纳米多孔碳化硅涂层的制备［J］. 功能材料，2012，43（21）：2893-2896.［10］　KELLER N，REIFF O，KELLER V，et al. High surface area submicrometer-sized β-SiC particles grown by shape memory synthesis method［J］. Diamond & Related Materials，2005，14（8）：1353-1360. ［11］　PHAM-HUU C，KELLER N，EHRET G，et al. The first preparation of silicon carbide nanotubes by shape memory synthesis and their catalytic potential［J］. Journal of Catalysis，2001，200（2）：400-410. ［12］　王秋红，郑勇，孙帆，等. 碳化硅晶须的制备及其在复合材料增韧中的应用［J］. 硬质合金，2010，27（1）：49-54. ［13］　L J B， PENG G， WU J G，et al. Synthesis of 2H-SiC whiskers by decomposition of Si3N4［J］. Journal of the Ceramic Society of Japan，1989，97（1128）：879-880. ［14］　聂立方，张玉军，魏红康，等. 碳化硅晶须增韧陶瓷基复合材料的研究进展［J］. 山东陶瓷，2006，29 （2）：16-19.［15］　刘洋，肖鹏，周伟，等. SiCW含量对SiCW/Si3N4复合陶瓷力学及高温微波性能影响［J］. 复合材料学报，2017，34（6）：1347-1353. ［16］　董茜，杨志民. SiC的添加对AlN/Mo/SiC复合陶瓷的制备和性能影响探究［J］. 稀有金属，2011，35（6）：904-908. ［17］　张阳，韩亚苓，王辰，等. SiC加入量对Sialon/SiC复合陶瓷显微组织的影响［J］. 中国陶瓷，2015，51（2）：37-40. ［18］　张颖，蒋明学，崔曦文，等. 氮化硅低温转化合成碳化硅晶须研究［J］. 硅酸盐通报，2009，28（1）：80-83. ［19］　LI J B，PENG G，CHEN S R，et al. Formation and morphology of 2H-SiC whiskers by the decomposition of silicon nitride［J］. Journal of the American Ceramic Society，1990，73（4）：919-922. ［20］　黄清伟，高积强，金志浩. 热处理温度对反应烧结碳化硅材料组织与性能的影响［J］. 耐火材料，2000，34（1）：17-19. ［21］　刘望生，代小元，许顺祥，等. 碳化硅粉体的整形及其再结晶动力学研究［J］. 中国陶瓷，2017（6）：8-13. ［22］　叶大伦. 实用无机物热力学数据［M］. 北京：冶金工业出版社，2002. ［23］　HINCKE W B， BRANTLEY L R. The high- temperature equilibrium between silicon nitride，silicon and nitrogen［J］. Journal of the American Chemical Society，1930，52（1）：48-52. ［24］　BATHA H D， WHITNEY E D. Kinetics and mechanism of the thermal decomposition of Si3N4［J］. Journal of the American Ceramic Society，1973，56（7）：365-369. ［25］　张颖，蒋明学，张军战. 合成温度对碳热还原法合成碳化硅晶须形貌的影响［J］. 人工晶体学报，2010，39（2）：369-374.

相似文献/References:

[1]徐　慢,王　亮,祝　云,等.多孔大通量莫来石相碳化硅陶瓷的制备与表征[J].武汉工程大学学报,2015,37(02):15.[doi:10. 3969/j. issn. 1674-2869. 2015. 02. 00４]
　,,et al.Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｇ ｆｌｕｘ ａｎｄ ｐｏｒｏｕｓ ｍｕｌｌｉｔｅ ｐｈａｓｅ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ｃｅｒａｍｉｃ[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2015,37(01):15.[doi:10. 3969/j. issn. 1674-2869. 2015. 02. 00４]
[2]安子博,汪　晗,竺昌海,等.硅碳直接反应法制备超细β-SiC粉[J].武汉工程大学学报,2016,38(06):560.[doi:10. 3969/j. issn. 1674?2869. 2016. 06. 009]
　AN Zibo,WANG Han,ZHU Changhai,et al.Preparation of Ultrafine-SiC Powder by Direct Reaction of Silicon and Carbon[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2016,38(01):560.[doi:10. 3969/j. issn. 1674?2869. 2016. 06. 009]
[3]袁　密,高　峰,竺昌海,等.磷掺杂碳化硅的制备及其影响因素[J].武汉工程大学学报,2018,40(05):538.[doi:10. 3969/j. issn. 1674-2869. 2018. 05. 012]
　YUAN Mi,GAO Feng,ZHU Changhai,et al.Preparation of Phosphorus Doped-Silicon Carbide and Influence Factors[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2018,40(01):538.[doi:10. 3969/j. issn. 1674-2869. 2018. 05. 012]
[4]周诗聪,陈常连*,梁　欣,等.不同粒径碳化硅粉体的复合烧结与表征[J].武汉工程大学学报,2020,42(03):298.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.201905018]
　ZHOU Shicong,CHEN Changlian*,LIANG Xin,et al.Composite Sintering and Characterization of SiC Powders with Different Particle Sizes[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2020,42(01):298.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.201905018]
[5]罗马亚,陈常连*,黄小雨,等.氮化硅结合碳化硅多孔陶瓷支撑体的制备与表征[J].武汉工程大学学报,2016,38(05):452.[doi:10. 3969/j. issn. 1674?2869. 2016. 05. 008]
　LUO Maya,CHEN Changlian*,HUANG Xiaoyu,et al.Preparation and Characterization of Porous Ceramic Supports of Silicon Nitride-Bonded Silicon Carbide[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2016,38(01):452.[doi:10. 3969/j. issn. 1674?2869. 2016. 05. 008]

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2018-09-20基金项目：国家自然科学基金（51374155）；湖北省技术创新专项重大项目（2016ACA161）；湖北省科技支撑计划（2014BCB034）作者简介：梁　欣，硕士研究生。 E-mail：740123982@qq.com*通讯作者：陈常连，博士，副教授。 E-mail：cnsdqdccl@hotmail.com引文格式：梁欣，陈常连，周诗聪，等. 碳化硅添加对氮化硅转化为碳化硅晶粒形貌的影响［J］. 武汉工程大学学报，2019，41（1）：60-64.
更新日期/Last Update: 2019-02-18