采用化学沉淀方法在硅粉表面沉淀了Ni(OH)2, 利用其原位合成NiO来催化硅粉氮化制备Si3N4粉, 研究了原位合成NiO含量(质量分数为0~2.0%)和氮化温度对硅粉氮化的影响。结果表明:原位合成的NiO可以促进硅粉的氮化, 随着NiO含量的增加, 硅粉的氮化率呈先增后减的变化趋势; 随着氮化温度的升高, 硅粉氮化率逐渐提高, 当温度升高到1 400 ℃、NiO质量分数为1.0%时硅粉全部氮化; 制备的Si3N4呈晶须状, 直径为65～497 nm, 其生长符合固-液-气-固（SLGS）生长机理。
所属栏目
新材料 新工艺国家自然科学基金面上资助项目(51272188, 51472184, 51472185); “973”前期研究专项基金资助项目(2014CB660802); 湖北省自然科学基金重点资助项目(2013CFA086); 湖北省科技支撑计划对外科技合作项目(2013BHE002)
收稿日期
2015/11/302016/4/27
作者单位
古亚军:武汉科技大学, 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081
张海军:武汉科技大学, 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081
李发亮:武汉科技大学, 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081
张少伟:武汉科技大学, 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081
备注
古亚军（1990-）, 男, 新疆阿勒泰人, 硕士研究生。
引用该论文:
GU Ya-jun,ZHANG Hai-jun,LI Fa-liang,ZHANG Shao-wei.Silicon Nitride Preparation via Nitridation of Silicon Powder Catalyzed with In Situ Synthesized NiO[J].Materials for mechancial engineering,2016,40(6):65～68
古亚军,张海军,李发亮,张少伟.原位合成NiO催化硅粉氮化制备氮化硅[J].机械工程材料,2016,40(6):65～68
参考文献
【1】
童东,黄莉萍,符锡仁.不同添加剂对氮化硅氧化行为的影响［J］.硅酸盐学报,1992,20(3):205-211.
【2】
姚怀,徐巧玉,唐敬友,等.α-Si3N4与γ-Si3N4超高压烧结体的性能对比［J］.机械工程材料,2009,33(10):46-49.
【3】
ZHOU R C,FENG Z C,LIANG Y,et al.Reactions between SiC and sintering aids in Si3N4/SiC nanocomposites and their consequences［J］.Ceramics International,2001,27(5):571-576.
【4】
SURI J,SHAW L L.Liquid phase sintering of Si3N4/SiC nanopowders derived from silica fume［J］.Ceramics International,2014,40(7):9179-9187.
【5】
LANGE F F,SINGAL S C,KUZNICKI R C.Phase relationships and stability studies in the Si3N4-SiO2-Y2O3 pseudoternary system［J］.Journal of American Ceramic Society,1977,60(5/6):249-252.
【6】
BABINI G N,BELLOSI A,VINCENZINI P.A diffusion model for the oxidation of hot pressed Si3N4-Y2O3-SiO2 materials［J］.Journal of Materials Science,1984,19(3):1029-1042.
【7】
BOYER S M,MOULSON A J.A mechanism for the nitridation of Fe-contaminated silicon［J］.Journal of Materials Science,1978,13(8):1637-1646.
【8】
PAVARAJARN V,KIMURA S.Catalytic effects of metals on direct nitridation of silicon［J］.Journal of American Ceramic Society,2001,84(8):1669-1674.
【9】
PAVARAJARN V,VONGTHAVORN T,PRASERTHDAM P.Enhancement of direct nitridation of silicon by commonmetals in silicon nitride processing［J］.Ceramics International,2007,33(4):675-680.
【10】
ZHENG C S,YAN Q Z,XIA M,et al.In situ preparation of SiC/Si3N4-NW composite powders by combustion synthesis［J］.Ceramics International,2012,38(1):487-493.
【11】
GU Y J,LU L L,ZHANG H J,et al.Nitridation of silicon powders catalyzed by cobalt nanoparticles［J］.Journal of the American Ceramic Society,2015,98(6):1762-1768.
【12】
古亚军, 曹迎楠, 李发亮, 等.Fe纳米颗粒催化氮化Si粉［J］.硅酸盐学报, 2014,42(12):1585-1590.
【13】
HUANG J T,HUANG Z H,ZHANG S W,et al.Si3N4-SiCp composites reinforced by in situ co-catalyzed generated Si3N4 nanofibers［J］.Journal of Nanomaterials,2014,2014:752378.
【14】
HYUGA H,YOSHIDA K,KONDO N,et al.Nitridation enhancing effect of ZrO2 on silicon powder［J］.Materials Letters,2008,62(20):3475-3477.
【15】
YANG W,ZHANG L,XIE Z,et al.Growth and optical properties of ultra-long single-crystalline α-Si3N4 nanobelts［J］.Applied Physics A,2005,80(7):1419-1423.
【16】
YANG W,XIE Z,LI J,et al.Ultra-long singlecrystalline α-Si3N4 nanowires: derived from a polymeric precursor［J］.Journal of American Ceramic Society,2005,88(6):1647-1650.
