氮化硅铸铁护栏在较低温度下制备的可行性研究

　　氮化硅为共价键化合物,自扩散系数低,难于烧结,所以,以氮化硅为原料的铸铁护栏的烧结温度都在1850℃以上,而且多数要添加烧结助剂氮化硅铁为氮化硅与铁相材料的复合体系吗,铁相材料的熔点相对较低;以单纯的氮化硅铁为原料,依靠材料自身的结合作用是否可以在空气条件下低温烧成制备出性能较好的氮化硅铁耐火材料，关于这方面的文献却未见报道,为此有铸铁护栏厂家研究人员拟对其可行性进行实验探讨，经实验研究后得出如下结论：

　　一、实验结果：

　　(1)氮化硅铁铸铁护栏烧后的显微分析，从烧后氮化硅铁铸铁护栏的断口结构图中看出,烧后的氮化硅铸铁护栏存在两层:其一为致密层,其为内部灰白色部分，颜色较深的致密层的元素主要为Si,Fe,O,A等,说明氮化硅铁已经氧化。

　　从烧后氮化硅铁铸铁护栏内部灰白色部分(ZFSN)与氮化硅铁原料(FSN)的XRD比较中看出,烧后氮化硅铁中除a-Fe消失外,其余物相都存在,烧后材料中的含铁材料为FeSi，从内部灰白色部分的显微结构看出,白色的FeSi已经大都跑到颗粒间隙,充当了氮化硅颗粒的粘结剂而把氮化硅颗粒粘到了一起。

　　(2)氮化硅铁原料的 DTA-TG分析，从氮化硅铁原料的 DTA-TG曲线看出,氮化硅铁原料从600℃开始缓慢增重,1100℃之后增重相对加快，放热峰的出现温度为1127.2℃,并伴随失重。

　　铸铁护栏厂家据相关文献得知，1500℃氮化硅稳定存在的氧分压(Po2P)大约在10MPa以下，对于以氮化硅为主的材料,在如此条件下的烧结是不可能的,也不会有强度的，但是,本实验制成的氮化硅铁铸铁护栏在气孔率为40%的情况下强度仍是达30MPa,这个指标对于高气孔率耐火材料来讲还是比较高的，主要的强度来源就是FeSi的结合作用,其中既有反应式生成的新FeSi,同时也有原体系材料中的FeSi;而不是依存于外来添加剂,主要是建立在自身体系材料的基础上的,依靠FeSi在氮化硅颗粒之间的粘结而赋予铸铁护栏以较高的强度，以纯氮化硅铁为原料,依靠自身的结合作用低温烧结制备氮化硅铁铸铁护栏是可行的,如果加以改进使其致密,则材料的性能会越好。

　　二、结论：

　　综上所述，铸铁护栏厂家以纯 Fe-si N为原料,未添加任一烧结助剂,依靠原料自身的FeSi以及原料中的铁固溶体同氮化硅反应生成的FeSi的结合作用,在空气条件下低温烧结制备氮化硅铁耐火材料是可行的。