Fe-Sialon复合材料中Fe₃Si合成热力学分析及实验验证

郝洪顺¹，苏青¹，连芳²，郭伟华¹，靳闪闪¹，刘贵山¹，高文元¹

1. 大连工业大学新材料与材料改性省高校重点实验室2. 北京科技大学材料科学与工程学院

摘 要：对淤泥沙原料中Fe3O4及其中间产物Fe O和Fe可能参与的反应进行了热力学分析.结合绘制的不同CO分压下Fe-Si体系在C和Si O2过量下的优势区相图及Fe-O-N体系热力学参数状态图,得出体系中Fe元素最终以Fe3Si形式存在,为淤泥沙合成O’-Sialon-Si C-Fe3Si（即Fe-Sialon）复合材料提供了热力学理论依据.在热力学分析的基础上,以淤泥沙为主要原料,采用碳热还原氮化法制备了Fe-Sialon复合材料,并借助X射线衍射仪和扫描电子显微镜对烧结体的物相和显微形貌进行了表征,得出产物的主晶相为O’-Sialon,还含有少量的Si C和Fe3Si相,晶粒呈现为纤维状、絮状或短柱状,与热力学分析结果（Fe元素最终以Fe3Si存在）吻合.

关键词：复合材料;铁;Sialon;热力学分析;碳热还原;氮化;实验验证;