影响氮化硅铁合成效果的因素

　　氮化硅铁实际上是硅铁通过氮化处理得到的，硅铁的主要成分是硅和铁，硅有着特别明显的非金属特性，可溶于金属氢氧化物，产生硅盐酸和氮气。氮化硅铁通常以硅铁合金或单质硅为原料，利用氮化技术高温合成。在合成过程中，以下两点是影响合成效果的重要因素。

　　1.硅铁粒度。中位径(d50)为13.41μm的样氮含量随温度的提高而逐渐增大。随着温度的提高，中位径(d50)为8.023μm和5.229μm的样氮含量的变化不明显，不规则。在各温度段，样品FS5h产品的氮含量明显高于样品FS10h、FS15h产品的氮含量。这表明硅铁和氮反应过程会释放大量的热量，Fe在其中起到催化剂的作用。硅铁越细，样品的孔隙率越小，比表面积越大，反应越快越激烈。但硅铁粒子之间的烧结也越严重，影响氮气的扩散，氮化效果越差。粗粒试样比表面积小，氮化反应更加平稳，随着温度的上升，氮化更加充分。

　　2.氮化温度。以粒度小于74m的FeSi75粉为原料和浓度为5%的聚乙烯醇为粘合剂，胶水加入比例为8%。在氧化铝研究体中研磨上述混合物，搅拌均匀后加压造粒，用一系列技术加工成长坯料。然后，在1400、1500、1600、1700℃的温度和0.9MPa氮气下进行氮化实验。使用的氮气为99.99%的高纯氮。保温时间为3小时。当温度为1400℃和1500℃时，氮化产物的物相主要为α-Si3N4、残留的Si和FeSi2。当温度为1600℃和1700℃时，氮化产物的物相主要是α-Si3N4、β-Si3N4和Fe3Si。在温度逐渐升高的过程中，α-Si3N4逐渐减少，β-Si3N4逐渐增加，高温氮化比低温氮化更完整。氮化产物Si3N4的显微形状为针柱状和长柱状。