。856 北京科技大学学报 2006年第9期 燃烧温度和不足的反应放热量使得燃烧波的自蔓 1500 延无法持续进行. 1600 1585℃ 1000 400 1500 500 600 500 1000 量 0 50010001500200025003000 500 时间s 图4样品A4在7MPa氨气压力下的燃烧温度曲线 061000200030004005000 Fig.4 Temperature profile of Specimen A4 combusted under 7 时间s MPa of nitrogn pressure 图6样品A5在7MPa氮气压力下的燃烧温度曲线 Fig.6 Temperature profile of Specimen A5 combusted under 7 MPa of nitrogen pressure 10 um 图5样品A4在7MPa氨气压力下燃烧产物的SEM照片 10μm Fig.5 Morphology of the combustion product from Specimen A4 under 7 MPa of nitrogen pressure 图7样品A5在7MPa氮气压力下燃烧产物的SEM照片 Fig.7 Morphdlogy of the conbustion product from Specimen 混合物中（混入5.6%的NaN3)的铵盐活性稀释 A5 under 7 MPa of nitrogen pressure 剂增加到15%（样品号为A5)后，其燃烧产物中 aSi3N4含量也随之增加到了93.95%：而且在燃 8000 a=q-Si N 烧产物中也没有发现游离硅的出现.说明铵盐活 6000 B=B-Si,B 性稀释剂的增加，促进了硅粉的氮化，同时也增加 了燃烧产物中aSiN4的比例.图6是样品A5 4000 在燃烧反应过程中记录下来的燃烧温度曲线.与 2000 样品A4不同的是，其最高燃烧温度为1585℃ 而且降温速度明显加快没有像图4那样出现一 40 60 80 100 2e) 个较缓的降温平台.图7为样品A5燃烧产物心 部的SEM微观形貌图.样品A5燃烧产物的形貌 图8样品A5在7MPa氨气压力下燃烧产物的XRD衍射图 同样以柱状晶为主，直径约为0.4~0.6m.图8 Fig.8 X-ray diffraction pattern of the combustion product from Specimen A5 under 7 MPa of nitrogen pressure 为样品A5燃烧产物的XRD图谱. 进一步的实验研究表明，继续增加反应物中 对于采用卤化铵作添加剂燃烧合成Si3N4的 铵盐活性稀释剂的含量后，反应物很难点燃即使 研究4与表明：卤化铵在燃烧反应过程中可以发 点燃后自蔓延燃烧也很难维持，燃烧反应变得很 挥多重作用.首先，卤化铵可以作为稀释剂分解 不稳定.局部燃烧后产物的氮化也很不完全，在 吸热，降低S一N反应的燃烧温度.其次，当燃烧 局部燃烧产物中可以发现未反应的游离硅.究其 温度超过卤化铵的分解温度后，其分解产物便参 原因，认为过多的铵盐活性稀释剂在分解过程中 与到S一N反应中，生成硅胺中间化合物，其间一 会吸收更大量的反应热，燃烧温度进一步降低 系列复杂反应促进了a一Si3N4的成核生长.另外 虽然低温模式有利于a-Si3N4的生成但过低的 卤化铵的分解也能减少高温下的硅粉熔化团聚，图 4 样品 A4 在 7MPa氮气压力下的燃烧温度曲线 Fig.4 Temperature profile of Specimen A4 combusted under 7 MPa of nitrogen pressure 图 5 样品 A4 在 7MPa 氮气压力下燃烧产物的 SEM 照片 Fig.5 Morphology of the combustion product from Specimen A4 under 7MPa of nitrogen pressure 混合物中(混入 5.6 %的 NaN3)的铵盐活性稀释 剂增加到 15 %(样品号为 A5)后 , 其燃烧产物中 α-Si3N4含量也随之增加到了 93.95 %;而且在燃 烧产物中也没有发现游离硅的出现.说明铵盐活 性稀释剂的增加 ,促进了硅粉的氮化,同时也增加 了燃烧产物中 α-Si3N4 的比例.图 6 是样品 A5 在燃烧反应过程中记录下来的燃烧温度曲线.与 样品 A4 不同的是, 其最高燃烧温度为 1 585 ℃, 而且降温速度明显加快, 没有像图 4 那样出现一 个较缓的降温平台 .图 7 为样品 A5 燃烧产物心 部的 SEM 微观形貌图 .样品 A5 燃烧产物的形貌 同样以柱状晶为主, 直径约为 0.4 ～ 0.6 μm .图 8 为样品A5 燃烧产物的 XRD 图谱 . 进一步的实验研究表明, 继续增加反应物中 铵盐活性稀释剂的含量后 ,反应物很难点燃, 即使 点燃后自蔓延燃烧也很难维持, 燃烧反应变得很 不稳定.局部燃烧后产物的氮化也很不完全, 在 局部燃烧产物中可以发现未反应的游离硅.究其 原因, 认为过多的铵盐活性稀释剂在分解过程中 会吸收更大量的反应热, 燃烧温度进一步降低. 虽然低温模式有利于 α-Si3N4 的生成, 但过低的 燃烧温度和不足的反应放热量使得燃烧波的自蔓 延无法持续进行. 图 6 样品 A5 在 7MPa氮气压力下的燃烧温度曲线 Fig.6 Temperature profile of Specimen A5 combusted under 7 MPa of nitrogen pressure 图 7 样品 A5 在 7MPa 氮气压力下燃烧产物的 SEM 照片 Fig.7 Morphology of the combustion product from Specimen A5 under 7MPa of nitrogen pressure 图 8 样品 A5 在 7MPa 氮气压力下燃烧产物的 XRD 衍射图 Fig.8 X-ray diffraction pattern of the combustion product from Specimen A5 under 7MPa of nitrogen pressure 对于采用卤化铵作添加剂燃烧合成 Si3N4 的 研究 [ 4 5] 表明:卤化铵在燃烧反应过程中可以发 挥多重作用.首先 , 卤化铵可以作为稀释剂分解 吸热, 降低 Si-N 反应的燃烧温度.其次 ,当燃烧 温度超过卤化铵的分解温度后, 其分解产物便参 与到 Si-N 反应中 ,生成硅胺中间化合物, 其间一 系列复杂反应促进了 α-Si3N4 的成核生长.另外 卤化铵的分解也能减少高温下的硅粉熔化团聚, · 856 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2006 年第 9 期