氮化硅材料作为一种高温结构材料,近年来得到越来越多的重视,特别是新技术领域提供的高温、高速、强腐蚀等工作条件,给了氮化硅材料用武之地,促进了这种新材料的发展。目前,硅粉直接氮化法是制备氮化硅应用最普遍的方法。在硅粉直接氮化过程中,硅粉完全转化的时间由硅粉的细度、纯度以及所用的反应器的不同而不同。传统的直接氮化法是成批生产的方式,即间歇式的生产方式。该方法由于硅粉处于堆结状态,硅粉内部会产生局部高温,α相的含量会降低,造成氮化硅粉体产品质量的下降;同时,该工艺的氮化时间长、生产效率底、能耗高,加之采用间歇式生产方式,使得每批次产品质量波动较大,性能不够稳定,所以该种制备方法生产出的氮化硅不能满足当前对它的大量需求。流化床反应器由于具有许多优点,且能进行连续化生产,使之成为一种很有前途的直接氮化法生产氮化硅粉体的反应器。论文自行设计了高温流化床反应装置、预热系统、喂料装置、取样器,并建立起相应的实验流程;同时对智能涡轮流量计进行了检验,对预热器、高温流化床反应装置的升温和控温性能进行了实验研究。研究表明智能涡轮流量计流量测定可靠,预热器和高温反应装置升温、控温性能良好,完全能满足硅粉直接氮化的实验要求,同时喂料装置能满足硅粉氮化对加料的苛刻要求,取样器同样可以满足取料要求。论文对高温流化床反应装置在冷态和热态下的流化性能以及硅粉转化做了研究,得出了此装置在冷态和热态下达到良好流态化所需要的条件,并得出了高温流态化条件下硅粉转化的典型曲线。以 CFX-4.4 为工具,对实验装置内高温反应区进行了模拟,并与实验结果做了对照,结果表明计算所用多相流模型较为正确,并对高温下反应装置内的温度场以及颗粒相的流化情况进行了模拟研究,得出高温下颗粒相的基本运动情况。研究结果为以后高温流态化下硅粉直接氮化打下了基础。