高β氮化硅粉體的制備工藝研究畢業(yè)設計

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1、畢業(yè)論文高β氮化硅粉體的制備工藝研究StudyonthePreparationTechnologyofHighβ-Si3N4Powders2010屆材料科學與工程學院專業(yè)無機非金屬材料工程學號20061558學生姓名指導教師完成日期2010年6月10日畢業(yè)論文成績單學生姓名學號20061558班級材0601-1專業(yè)無機非金屬材料工程畢業(yè)論文題目高β氮化硅粉體的制備工藝研究指導教師姓名指導教師職稱教授講師評定成績指導教得分師評閱人得分答辯小得分組組長成績：院長(主任)簽字：年月日畢業(yè)論文任務書題目高β氮化硅粉體的制備工藝研究學生學號20061558班級材0601-1專業(yè)無機非金屬材料工程姓名

2、承擔指導導師導師材料科學與工程學院、教授、講師任務單位姓名職稱一、主要內容1.了解氮化硅粉體的國內外研究和發(fā)展現(xiàn)狀。2.原料的篩選：選用合適的原材料及合理的處理措施，所有原材料應經(jīng)過檢測，不帶入影響產品質量的雜質。3.配料工藝及燒成制度的研究：主要包括原料配比、稀釋劑和催化劑添加量的設計以及氮化溫度、升溫制度的制定，最終探索出制備高β氮化硅粉體的最佳制備工藝。4.產物的表征：對粉體采用XRD進行成分分析，SEM進行形貌分析。二、基本要求1.論文字數(shù)：1.5萬-2萬。2.將試驗數(shù)據(jù)繪制成圖表，并進行合理的分析進而得出正確的結論。3.相關外文翻譯3000字以上，外文摘要300字以上，關于論文的

3、外文自述3-5分鐘。三、主要技術指標1.探索出高β氮化硅粉體的最佳制備工藝。2.探索出氮化硅粉體的燒成制度。3.采用微觀測試技術（XRD、SEM）對β氮化硅粉體進行表征。四、應收集的資料及參考文獻中文文獻15篇以上，外文文獻2篇以上。五、進度計劃第6－7周：檢索文獻資料，擬訂試驗方案，準備英文翻譯。第8－11周：準備原材料，進行實驗，中期報告。第12－14周：性能測試，并采用微觀手段進行機理分析，分析整理實驗數(shù)據(jù)，完成論文初稿上交導師。第15－16周：準備答辯；預答辯；評閱人評閱論文。教研室主任簽字時間年月日畢業(yè)論文開題報告題目高β氮化硅粉體的制備工藝研究學生姓名學號20061558班級材

4、0601-1專業(yè)無機非金屬材料一、研究背景及國內外研究現(xiàn)狀氮化硅陶瓷具有優(yōu)良的抗氧化性，良好的熱、化學穩(wěn)定性，高的強度和硬度及自潤滑性，被廣泛地用作耐高溫、耐腐耐磨零部件、高速切消刀具、雷達天線罩等，其應用領域涉及到機械、化工、電子、軍工等行業(yè)。作為耐火材料，可以追溯到20世紀70年代，氮化硅結合碳化硅開始用于高爐風口部位，因其優(yōu)異性能迄今全世界大中型高爐仍采用這種耐火材料，除此之外，還被用作水平連鑄分離環(huán)，但相對于其它耐火材料來說，其使用量和范圍均是比較小的。制約氮化硅材料在上述各領域大規(guī)模推廣應用的重要因素是其高的生產成本，其中包括原材料和制備加工成本。因此尋找合適的大批量生產氮化硅粉

5、末的技術是非常必要的。目前制備氮化硅粉末有很多種方法，常見的有硅粉直接氮化法、碳熱還原法、氣相法（激光誘導氣相沉積法、等離子氣相合成法）和自蔓延法，此外還有熱分解法、溶劑熱合成法，基于流態(tài)化技術硅粉直接氮化法等。要在這些合成路線中挑選出合適的方法來組織批量生產Si3N4粉體，應從產品質量高、成本低和生產規(guī)模大等幾個基本原則去加以綜合考慮。從目前國內外的研究和應用情況看，硅粉直接氮化的氣一固相反應是比較成熟的工藝。但其產品質量受到一定的局限。液相反應法近年來發(fā)展較快，國外已建立了工業(yè)規(guī)模的Si3N4粉體生產線，但從總體上看仍存在一些技術問題和進一步降低成本的問題。各種氣相反應法均能制得高質量

6、的Si3N4粉末，但它們的生產成本還比較高，激光法和等離子體法的生產規(guī)模還相對較小，僅適宜應用在某些特殊領域，溶劑熱合成法還剛處于探索階段。硅粉直接氮化法是傳統(tǒng)的一種方法，與其他方法相比，該法生產工藝簡單，更適于工業(yè)化生產。硅粉直接氮化可分為非流態(tài)化和流態(tài)化的硅粉直接氮化。非流態(tài)化的硅粉直接氮化就是通常的常壓或高壓氮化法。目前幾乎所有的硅粉直接氮化都是采用此種方法。流態(tài)化的硅粉直接氮化就是在流化床反應器中進行的硅粉直接氮化，它能提高工藝的經(jīng)濟性，并能生產高質量的氮化硅。隨著對氮化硅材料需求的大量增加，該方法越來越得到人們的重視。但目前國內很少發(fā)現(xiàn)有關報道，國際上也只有美、日等國有相關報道。

7、國內，呂秀瑋最早在流化床中研究了硅粉的氮化過程。二、主要研究內容（1）選用不同的原材料，采用直接氮化法進行實驗，以尋合適的原材料。（2）采用不同的原料配比（稀釋劑和添加劑）、氮化溫度、氮化時間、升溫制度等進行直接氮化法實驗，并對實驗樣品進行XRD分析和SEM掃描觀察，確定不同的實驗因素對硅粉氮化率及氮化硅粉體中β相含量的影響。最終探索出制備高β氮化硅粉體的最佳制備工藝。三、預期達到目標（1）通過學習，掌握實驗設計的方法及