Si<,3>N<,4>-Ni/AlN-Ni复合材料的制备与研究

来源 :中国科学院上海硅酸盐研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feitianxueyuan110
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本文首次探索了采用化学镀镍方法制备镍包裹的氮化硅和氮化铝粉体,并对包裹粉体的烧结性能进行了研究.分析化学镀镍过程中的工艺因素的影响,并成功制备了镍包裹粉体,同时对包裹粉体的烧结机理进行了探讨,对样品性能进行了表征、分析,主要结果如下:1.化学镀镍工艺可以制备镍包裹的氮化硅和氮化铝粉体.镍包裹氮化硅粉体中,包裹层为含磷量为12wt%的镍-磷合金层,包裹层厚度为20-60nm,包裹呈三维均匀包裹,包裹层形态主要是无定形态,并且确定了化学镀镍的最佳工艺参数:NiCl<,2>·6H<,2>O 55g/l;NaH<,2>PO<,2>·H<,2>O 50g/l;Na<,3>C<,6>H<,5>O<,7>·2H<,2>O 30g/l;pH值11;施镀温度40-50℃;施镀时间45-60min.2.镍包裹的氮化硅粉体经热压得到了致密的材料.镍含量少的材料在1600℃左右致密化;镍含量高的材料在1500℃左右得到致密化.碳化钼的加入改善了材料烧结性能.分析结果表明,在烧结过程中,镍和碳化钼形成液相,这种液相对于材料致密化和氮化硅的晶型转变有重要作用.样品的相组成主要为β-氮化硅、镍、二硅化钼.SN20材料的抗折强度为403.3MPa,断裂韧性为7.4MPa·m<'1/2>.由于裂纹在金属相产生了偏转,材料韧性得到改善.烧结样品中,镍、钼主要存在于氮化硅的三角晶界,二晶面处有少量的镍和钼存在,主要是氮化硅相之间的结合.随着镍含量的变化,材料的电导率和硬度等也相应地发生了变化.随着镍含量的增加,材料的电导率增加,达到了可以电火花加工(EDM)的效果,同时,复合材料的热导率也增加,但是由于镍含量增加带来的致密化程度下降,继续增加金属相的含量,电导率和热导率增加缓慢.3.镍包裹的氮化铝粉体热压烧结也得到了致密化材料.镍含量不同的氮化铝材料在1500℃左右得到了致密化烧结.和氮化硅-镍复合材料不同的是,液相中析出的碳化钼和氮化硅反应生成二硅化钼,但是氮化铝和碳化钼不发生反应,只是致密化的过程.材料中的组成相为氮化铝、镍、碳化钼.镍、钼主要存在于氮化铝的三角晶界处,二晶面处有少量镍和钼存在,但主要是氮化铝之间的结合.随着镍含量的增加,材料的电导率增加,达到可以电火花加工(EDM)的效果,同时,复合材料的热导率也增加,但由于镍含量增加带来的材料致密化程度下降,继续增加镍金属相的含量,电导率和热导率增加缓慢.
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