Reaction-bonded silicon nitride: its formation and properties

Moulson, A. J.

doi:10.1007/bf00561287

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“…This morphology is expected when the reaction takes place in the gas phase [24]. A minor fraction of α-Si 3 N 4 is constituted by particles, this product being less abundant when temperature is increased.…”

Section: Structure Of the Reaction Productmentioning

confidence: 73%

Kinetic study of the oxide‐assisted catalyst‐free synthesis of silicon nitride nanowires

Farjas

Pinyol

Rath

et al. 2006

Physica Status Solidi (a)

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The synthesis of Si 3 N 4 nanowires from the reaction of silicon nanoparticles with N 2 in the 1200-1440ºC temperature range is reported. The nitridation conditions are such that the reaction with nitrogen is favoured by the presence of silicon oxide in the particles and by the active oxidation of silicon without a catalyst. It is shown that the Si to Si 3 N 4 conversion rate depends on the amount of silicon particles used in the experiments and that, in general, the reaction slows down for greater amounts. This trend is explained by particle stacking, which restricts the exchange of gases between the furnace atmosphere and the atmosphere around the inner particles. In a first stage, local oxygen partial pressure increases around the inner particles and inhibits nitridation locally. If the amount of reactant Si nanoparticles is small enough, this extrinsic effect is avoided and the intrinsic nitridation kinetics can be measured.Experiments show that intrinsic kinetics does not depend on temperature.

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Section: Structure Of the Reaction Productmentioning

confidence: 73%

Kinetic study of the oxide‐assisted catalyst‐free synthesis of silicon nitride nanowires

Farjas

Pinyol

Rath

et al. 2006

Physica Status Solidi (a)

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“…Los métodos de síntesis más empleados para la obtención del polvo de nitruro de silicio son: la amonolisis de un compuesto de silicio reactivo en fase líquida o gaseosa, la reducción carbotérmica de la sílice en presencia de nitrógeno o amoniaco y la nitruración del polvo de silicio (5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19). De los métodos mencionados, la síntesis carbotérmica de Si 3 N 4 presenta la ventaja de que el material de partida es barato y de fácil disponibilidad, siendo su mayor inconveniente el contenido en impurezas procedentes de la materia prima utilizada y la elección adecuada de las condiciones experimentales (tales como materia prima, razón molar de los reactivos, composición del gas de reacción, soporte de los reactivos, diseño del reactor, temperatura y tiempos de reacción) para obtener un producto de composición y características determinadas.…”

Section: Introductionunclassified

Influencia de los reactivos y de las condiciones experimentales en la síntesis carbotérmica de nitruro de silicio

Alcalá¹,

Real²,

Criado³

2004

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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Las cerámicas basadas en el Si 3 N 4 poseen unas extraordinarias propiedades físicas y mecánicas que permiten su uso como material estructural avanzado en ingeniería. Se ha utilizado la técnica de ATVC (Análisis Térmico a Velocidad de Reacción Controlada) para preparar dicho compuesto por reducción carbotérmica de sílice en atmósfera de nitrógeno y estudiar la influencia de la naturaleza de los reactivos en el producto de la reacción. Los resultados obtenidos muestran que la elección de reactivos de elevadas superficies específicas no es garantía para obtener nitruro de silicio con una morfología homogénea y de pequeño tamaño de partícula siendo recomendable el empleo de reactivos que a la temperatura de reacción posean superficies específicas lo más parecidas posibles.Palabras claves: reducción carbotérmica, nitruro de silicio, análisis térmico. Influence of the starting materials and the experimental conditions on the carbothermal synthesis of silicon nitrideCeramics based on silicon nitride have unusual physical and mechanical properties that make them materials of technological importance for their use as structural material. Silicon nitride has been prepared by carbothermal reduction of silica under nitrogen atmosphere using the control rate thermal analysis (CRTA). The employ of this method allows to study the influence of the microstructure of the starting materials on the final product avoiding the influence of others experimental conditions. The results show that products of highest homogeneity and smallest particle sizes will be achieved when starting materials of similar Key words: Carbothermal reduction, silicon nitride, thermal analysis. IntroduccIónA partir de la mitad del siglo XX las investigaciones sobre el nitruro de silicio cobran un inusitado auge como consecuencia del creciente interés de las cerámicas basadas en este compuesto. Este interés se debe a sus extraordinarias propiedades físicas y mecánicas que permiten su utilización en ingeniería para la fabricación de piezas de maquinarias y de herramientas de cortes de aceros duros a velocidades elevadas (1-3).Las características químicas y físicas del polvo de nitruro de silicio son muy importantes para su posterior comportamiento durante la densificación. Los criterios más importantes empleados para determinar la calidad del polvo de nitruro de silicio son su pureza, cristalinidad, forma de las partículas, distribución del tamaño de partícula, grado de aglomeración y la razón de fases α/β, así como propiedades más tecnológicas tales como la facilidad para la compactación y actividad en la sinterización (4).Los métodos de síntesis más empleados para la obtención del polvo de nitruro de silicio son: la amonolisis de un compuesto de silicio reactivo en fase líquida o gaseosa, la reducción carbotérmica de la sílice en presencia de nitrógeno o amoniaco y la nitruración del polvo de silicio (5-19). De los métodos mencionados, la síntesis carbotérmica de Si 3 N 4 presenta la ventaja de que el material de partida es barato y de fácil disponibilidad...

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“…Moreover the rate of the latter reaction will be higher than former, because the indirect nitridation contains a gas-gas reaction which increases the reaction rate, so the trace O 2 is catalyst. Also the product -Si 3 N 4 of the latter reaction becomes fiber-like [19][20][21], because it is separate out from gaseous.…”

Section: Chemical Thermodynamic Analysis Of Fesi75 Nitridationmentioning

confidence: 99%

Research on High Performance Fe3Si-Si3N4-SiC Composite Used for Blast Furnace

Li¹,

Zhu²,

Zhai³

et al. 2012

TOMSJ

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Excellent Fe 3 Si-Si 3 N 4 -SiC composites were successfully prepared with FeSi75 and SiC as main starting materials by nitridation reaction(at 1300°C for 8Hrs). The material properties were studied; the ferrosilicon nitridation mechanism was analyzed through chemical thermodynamics; phase composition, microstructure, corrosion resistance of products were also investigated. The results are shown that the comprehensive properties of Fe 3 Si-Si 3 N 4 -SiC are outstanding. The nitridation products are fiber-like -Si 3 N 4 and rod-like -Si 3 N 4 , which makes better mechanical behavior due to fiber reinforcement; a great deal of Fe 3 Si intermetallic compounds uniformly distribute in matrix, which is one of the products of Fe-Si nitridation and as a plastic phase forming in grain boundary optimizes the performance of products. Chemical thermodynamic analysis is shown that the fiber-like -Si 3 N 4 is formed by SiO(g) and N 2 (g) reaction which also increases the rate of nitridation. Fe 3 Si-Si 3 N 4 -SiC material has high corrosion resistance. Now it has been successfully applied to one 2000M 3 domestic steel plant, the blast furnace operation goes well.

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Reaction-bonded silicon nitride: its formation and properties

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Kinetic study of the oxide‐assisted catalyst‐free synthesis of silicon nitride nanowires

Kinetic study of the oxide‐assisted catalyst‐free synthesis of silicon nitride nanowires

Influencia de los reactivos y de las condiciones experimentales en la síntesis carbotérmica de nitruro de silicio

Research on High Performance Fe3Si-Si3N4-SiC Composite Used for Blast Furnace

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