特种陶瓷7.4.4Sialon.pptVIP

* Sialon是存在于Si-Al-O-N和有关系统中物相的简称，分别由日本的Oyama和Kamigaito以及英国的Jack和Wilson(1972)所发现。 α-Sialon，β-Sialon分别是α-Si3N4、β-Si3N4的单相固溶体。 氮化硅两种不同晶型，α型(低温型)和β型(高温型)，均属六方晶系，它们都是由三个结构单位为[SiN4]四面体共用一个N原子而形成的三维网络结构，类似于硅酸盐矿物结构。 7.４ 结构陶瓷-氮化物陶瓷-Sialon 7.4.4　Sialon材料 以[SiN4]四面体为结构单元连成的硅酸盐矿物结构中，[SiN4]四面体与[A1O4]四面体有相近的晶胞尺寸，只要在价数平衡条件下，Al-O键能以各种不同方式取代Si-N键，并保持结构不变 Si－N键的键长为1.74?，Al-O键的键长为1.75?.,从结晶化学角度，键长相近的容易取代。 在氮化硅结构中有可能发生N3-和Si4+同时被O2-和Al3+取代，电荷平衡可通过引入其他的金属离子。 以[(Si，A1)(O，N)4]四面体为结构单元可形成一系列的新材料，称为Sialon材料，包括玻璃和晶相，连接方式类似于在矿物硅酸盐中的[(Si，A1)O4]四面体。 Sialon也可看是铝硅酸盐中氧被部分的氮取代。 7.４ 结构陶瓷-氮化物陶瓷- Sialon 　　第一个提出氮化硅固溶体(β-Sialon) 的分子式 x分子式：Si6-3/4xAl2/3xOxN8-x， 　　两个Si3N4分子中固溶进x/3Al2O3， 为了保持电中性，置换出x/4个Si3N4， 在Si的位置上留下了x/12的缺位 Oyama等认为： 由于Si的缺位存在，促进了β-sialon烧结。 7.４ 结构陶瓷-氮化物陶瓷- Sialon 英国Lumby怀疑在Si3N4-Al2O3连线组成上存在单相固溶体 提出固溶体的新的分子式，成为z分子式：Si6-zAlzOzN8-z； 两个Si3N4分子固溶进z/3个A1N-Al2O3，置换出z个Si和N， AlN引进的z/3个N，正好使被置换的Si3N4为z/3个。 β-Sialon存在于Si3N4-Al2O3·AlN连线上，取代量z值0～4.2 β-Sialon单相固溶体是Al2O3和AlN以1：1形式同时加入到Si3N4中，实现A1-N和Al-O对Si-N键的取代 (当反应物为AlN和SiO2时，应为Al-O和Si-O对Si-N键的取代)后才形成的。 7.４ 结构陶瓷-氮化物陶瓷- Sialon 7.４ 结构陶瓷-氮化物陶瓷- Sialon 图为Si-A1-O-N系统17000C时等温截面图，又成为互换盐相图。 图中显示了这个系统中存在着β-Sialon、O-Sialon、x相、AIN多型体，在富SiO2处还存在一个较大液相区。 Sialon分类及其特性 (1) β-Sialon 简称为β′，是β- Si3N4的固溶体。Al2O3和AlN以1：1克分子形式(阳离子与阴离子比为3：4时)固溶于Al2O3晶格中，形成以β- Si3N4为基本结构的固溶体。 分子通式为Si6-zAlzOzN8-z，结构单元为[(Si，A1)(O，N)4]，即z个N被O取代，同时z个Si被Al取代，z值范围：0≤z≤4.2。 属置换型固溶体 在结构上不伴随产生任何空位或填隙点缺陷， 随着置换量增加，即z值增加，晶格常数也随着增大。 7.４ 结构陶瓷-氮化物陶瓷- Sialon (2-z/3) Si3N4+z/3 Al2O3+z/3AlN=Si6-zAlzOzN8-z (1) (2-z/2) Si3N4+z/2SiO2+zAlN= Si6-zAlzOzN8-z (2) 离子要进入β- Si3N4形成固溶体，化合物或复合物的阴阳离子之比要满足4：3， 该离子的尺寸与Si离子较接近，并对氧或和氮具有四配位 离子与O或N(Me-O，Me-N)的键长与Si-N键长相接近。 Al3+能进入β- Si3N4形成β- Sialon， z值范围：0≤z≤4.2 Be2+进入β- Si3N4结构中 形成β- SiBeON：Si6-zBezOzN8-z 0≤z≤2。