常压烧结制备多孔氮化硅陶瓷研究

选用Al2O3、Y2O3、Lu2O3三种氧化物作为烧结助剂,采用凝胶注模成型和气氛保护常压烧结工艺,成功制备了具有高强度和高气孔率的多孔氮化硅陶瓷材料.本文研究了三种烧结助剂对多孔氮化硅的力学性能、介电性能和微观结构的影响,以及对氮化硅陶瓷的烧结促进作用,结果表明Y2O3具有最佳的烧结活性促进作用,其微观结构表明β-Si3N4棒状晶粒搭接结构是使多孔氮化硅陶瓷材料具有较好力学性能的重要原因.     

烧结助剂含量对多孔Si3N4/BN复合陶瓷力学性能和介电性能的影响

以Si3N4和BN为原料,叔丁醇为溶剂,SiO2、Y2O3和Al2O3为烧结助剂,采用凝胶注模成型工艺制备具有高强度、低介电常数多孔Si3N4/BN复合陶瓷。研究了Y2O3和Al2O3含量对多孔陶瓷气孔率、孔径分布、物相组成、显微结构、抗弯强度和介电常数的影响。结果表明:通过调节Y2O3和Al2O3含量,多孔Si3N4/BN复合陶瓷的气孔率由55%增加到68%,气孔尺寸呈单峰分布,平均孔径为0.89～1.02μm;抗弯强度和相对介电常数随Y2O3和Al2O3含量的增加而单调增大,抗弯强度和相对介电常数的变化范围分别为29.9～60.9 MPa和2.30～2.85;通过调节Y2O3和Al2O3含量调控气孔率,能够获得介电性能和力学性能可调的高性能透波材料。     

稀土Sm2O3对多孔Si2N2O陶瓷显微结构和性能的影响EI北大核心CSCD

以Si3N4与Si O2为初始原料、Sm2O3为烧结助剂,通过无压烧结制备了气孔率不同的多孔Si2N2O陶瓷。研究了烧结温度、助剂含量对烧结后的产物的影响;测试了多孔Si2N2O陶瓷的力学性能、介电性能和抗氧化性能。结果表明：烧结温度过高或助剂含量过高都会导致Si2N2O相的分解;助剂含量对Si2N2O陶瓷微观组织产生明显的影响,随着助剂含量的增多,其显微结构由细小层片状过渡到板状晶粒再到短纤维搭接的板状晶粒结构,所制备的Si2N2O陶瓷比Si3N4陶瓷具有更优异的性能,抗弯强度为220 MPa,介电常数ε为4.1,介电损耗tanδ〈0.005。1 400℃氧化10 h,Si2N2O与Si3N4的质量增量分别为0.6%与2.1%。     

稀土Sm_2O_3对多孔Si_2N_2O陶瓷显微结构和性能的影响

以Si_3N_4与Si O2为初始原料、Sm_2O_3为烧结助剂,通过无压烧结制备了气孔率不同的多孔Si_2N_2O陶瓷。研究了烧结温度、助剂含量对烧结后的产物的影响;测试了多孔Si_2N_2O陶瓷的力学性能、介电性能和抗氧化性能。结果表明:烧结温度过高或助剂含量过高都会导致Si_2N_2O相的分解;助剂含量对Si_2N_2O陶瓷微观组织产生明显的影响,随着助剂含量的增多,其显微结构由细小层片状过渡到板状晶粒再到短纤维搭接的板状晶粒结构,所制备的Si_2N_2O陶瓷比Si_3N_4陶瓷具有更优异的性能,抗弯强度为220 MPa,介电常数ε为4.1,介电损耗tanδ0.005。1 400℃氧化10 h,Si_2N_2O与Si_3N_4的质量增量分别为0.6%与2.1%。     

制备工艺对多孔Si_3N_4陶瓷介电性能的影响(英文)

采用添加成孔剂和冰冻-干燥法制备具有不同气孔率(30%～60%)的多孔Si3N4陶瓷,研究了不同制备工艺对多孔Si3N4陶瓷介电性能的影响.结果表明:不同的成型工艺制备出具有不同孔分布的氮化硅多孔陶瓷,添加成孔剂制备的多孔陶瓷具有较大的孔,洞分布在致密的基体上:冰冻-干燥法制备的多孔陶瓷具有复合孔分布.对样品的介电特性的研究表明,随着样品的气孔率增加,其介电常数和介电损耗减小;添加成孔剂制各样品的介电常数小于冰冻-干燥法制备样品,而其介电损耗较大,多孔Si3N4陶瓷的介电常数和介电损耗分别在5.21～2.91和9.6×10-3～2.92×10-3范围内变化.     

氮化硅陶瓷的无压烧结工艺优化及性能研究

以α-Si3 N4为原料,Y2 O3和MgO为复合烧结助剂,通过无压烧结制备出氮化硅陶瓷。为了优化实验配方和工艺参数,采用正交实验研究了成型压力、保压时间、保温时间、烧结温度、烧结助剂含量以及配比对氮化硅陶瓷气孔率和抗弯强度的影响规律。结果表明,影响氮化硅陶瓷气孔率的主要因素是烧结助剂含量和配比,而影响其抗弯强度的主要因素是烧结助剂配比和烧结温度。经分析得出,最佳工艺参数为成型压力16 MPa,保压时间120 s,保温时间2 h,烧结温度1750℃,烧结助剂含量12wt％,烧结助剂配比1∶1;经最佳工艺烧结后的氮化硅陶瓷,相对密度为94．53％,气孔率为1．09％,抗弯强度为410．73 MPa。     

国内工业陶瓷文献题录及文摘(二十六)

200567 放电等离子烧结Si3N4／Al2O3纳米复相陶瓷的增韧机理；200568 复合添加剂对纳米氧化铝陶瓷致密化的影响；200569 硅粉粒径对反应烧结多孔氮化硅陶瓷介电性能的影响；200570 添加Y2O3-Al2O3烧结助剂的氮化硅陶瓷的超高压烧结；200571 Al2O3陶瓷高温釉氢烧失光原因的研究……     

制备工艺对BNBT陶瓷介电性能的影响

BNT(BaO-Nd2O3-TiO2)系统陶瓷是一种介电性能优良的陶瓷材料.在BNT中添加一定量的Bi2O3,可以得到介电性能更优的BNBT(BaO-Nd2O3-Bi2O3 -TiO2)陶瓷.该文分别研究了球磨时间、烧结温度和保温时间对BNBT陶瓷介电性能的影响.结果表明:当球磨时间为10 h、烧结温度为1160 ℃、保温时间为9 h时,BNBT陶瓷的介电性能为:介电常数ε=99.8281,介电损耗tanδ=2.65×10-4,介电常数温度系数αε≤±30 ppm/℃.     

多孔低介电氧化硅陶瓷材料的制备

采用氧化硅为原料,木屑作为造孔剂制备了多孔的氧化硅陶瓷材料。借助于气孔率测试、抗弯强度测试、介电性能测试和SEM测试手段分析了造孔剂和烧结助剂的添加量对材料性能的影响。结果表明:加入BN作为添加剂烧成的氧化硅抗弯强度最大可达到14.80MPa。加入木屑作为造孔剂制备的陶瓷可以形成明显的气孔,气孔率最高可达到48.40%,介电常数最低可以达到3.0。     

硅粉粒径对反应烧结多孔氮化硅陶瓷介电性能的影响

以硅粉为原料,添加质量分数为30%的成孔剂(苯甲酸)球形颗粒,反应烧结制备了气孔率为55%,具有球形宏观孔的低密度多孔氮化硅陶瓷.研究了硅粉粒径对反应烧结多孔氮化硅陶瓷介电性能的影响.结果表明:烧结后样品的介电常数ε'和介电损耗tanδ随着初始硅粉粒径的减小都有明显的降低.平均颗粒尺寸为7μm的硅粉制备的样品的ε'嘬小,约为2.5.原料硅粉的粒径变化将影响反应烧结的反应速率,从而影响反应烧结后样品的生成相和微观结构.随着平均颗粒尺寸的减小,反应烧结后Si3N4相含量增加,Si2ON2相和游离硅含量减少,气孔变小.     

无压烧结氮化硅陶瓷的物理性能研究

以α-Si₃N₄粉末为原料,Y₂O₃和MgAl₂O₄体系为烧结助剂,采用无压烧结方式,研究了烧结温度、保温时间、烧结助剂含量以及各组分配比对氮化硅致密化及力学性能的影响。结果表明:以Y₂O₃和MgAl₂O₄为烧结助剂体系,氮化硅陶瓷在烧结温度为1 600 ℃,保温时间为4 h,烧结助剂含量为12.5%(质量分数),Y₂O₃和MgAl₂O₄质量比为1∶1时,综合性能最好;氮化硅陶瓷显气孔率为0.21%,相对密度为98.10%,抗弯强度为598 MPa,维氏硬度为15.55 GPa。     

粒子弥散强化氮化硅基陶瓷

运用晶界工程理论，选择能形成高耐炎度晶界相的Ｙ２Ｏ３和Ｌａ２Ｏ３双稀土氧化物为Ｓｉ３Ｎ４陶瓷烧结助剂，材料具有优异的高温强度。第二相碳化硅粒子的引入有效地改善了氮化陶瓷的显微结构和力学性能。以无压烧结工艺制备的高性能α／β－Ｓｉａｌｏｎ复相陶瘊等在实际应用中获得良好效果。     

High performance porous Si3N4 ceramics prepared by coated pore-forming agent method

Coated pore-forming agent method (CPFAM) was introduced to improve the pore-forming agent method (PFAM) for the preparation of porous silicon nitride ceramics. Using SEM in combination with measurements of porosity and flexural strength, it has been found that the flexural strength of the porous silicon nitride ceramics produced with the CPFAM method is significantly higher than those without the coating process: a 100% increase in flexural strength for samples with a porosity of 50%. The porous silicon nitride ceramics also have a very low dielectric constant, which is ideal for applications in wave-transmitting systems. The enhanced mechanical strength of the silicon nitride made by the CPFAM method is a result of a more uniform distribution of the spherical pores and the formation of a dense layer of rod-like microstructures near the surface of the pores.     

冰刀用高强韧Si3N4陶瓷的制备与性能研究

以α-Si₃N₄粉为原料,MgO-La₂O₃-Lu₂O₃为三元复合烧结助剂,采用气压烧结工艺制备Si₃N₄陶瓷条,研究烧结助剂及添加β-Si₃N₄增强相对Si₃N₄陶瓷微观结构及力学性能的影响。结果表明,三元复合烧结助剂促进了烧结的致密化,提高了材料的力学性能,在最高烧结温度1 750 ℃、复合烧结助剂添加量8%(质量分数)时,得到密度为3.172 8 g/cm³、维氏硬度达到15.85 GPa、断裂韧性和抗弯强度分别为9.69 MPa·m^1/2和1 029 MPa的冰刀用Si₃N₄陶瓷。添加β-Si₃N₄材料的断裂韧性得到提高,最高达到10.33 MPa·m^1/2。Si₃N₄陶瓷本身的高硬度与加入的稀土氧化物使得所制备冰刀的硬度与润滑性能得到提高,表面性能优良。     

Fabrication and properties of in situ silicon nitride nanowires reinforced porous silicon nitride (SNNWs/SN) composites

The in situ silicon nitride nanowires reinforced porous silicon nitride (SNNWs/SN) composites were fabricated via gelcasting followed by pressureless sintering. SNNWs were well distributed in the porous silicon nitride matrix. The tip-body appearance suggested a VLS growth mechanism. The flexural strength and elastic modulus of the prepared composites can achieve 84.3?±?3.9?MPa and 23.3?±?2.0?GPa respectively (25?°C), while the corresponding porosity was 40.7?vol.%. Remarkably, the strength retention rate of the composites at 1400?°C was up to 66.1%. This is due to the excellent thermal stability of SNNWs and silicon nitride matrix. Also, the fracture toughness of the composites was improved to ～42% larger than pure porous silicon nitride ceramics because of the bridging effect of the NWs and the interlocking effect of β-Si₃N₄ crystals. In addition, a good thermal shock resistance and dielectric properties were indicated. The good overall performance made SNNWs/SN composites promising candidate for advanced high-temperature applications.     

Al2O3含量对TiB2-Al2O3陶瓷性能的影响

本文以Y2O3-La2O3为烧结助剂,通过热压烧结制备了TiB2-A12O3复相陶瓷,研究了原料组成对材料的显薇结构和力学性能的影响。实验结果表明：随A12O3含量升高,混合原料的烧结性能提高,复相陶瓷中的晶粒尺寸逐渐减小;材料的抗弯强度随A12O3含量的增加出现先增大后减小的趋势,当A12O3含量为30wt%时,抗弯强度达最高值;A12O3含量的增加会导致材料的洛氏硬底（HRA）降低。     

孔隙率和孔径对反应烧结多孔氮化硅陶瓷介电性能的影响

研究添加成孔剂法制备的有球形宏观孔的多孔氮化硅陶瓷在不同孔隙率和孔径下的介电性能.通过控制成孔剂苯甲酸的加入量和调节成孔剂的粒径可达到烧结体的气孔率和孔径可控的目的.结果表明:随着成孔剂量的增加,样品气孔率变大,反应烧结后烧结体中的α-Si3N4相增多,样品的介电常数ε'和介电损耗tanδ降低.在成孔剂加入的质量分数为30%时,随着成孔剂的粒径变大,反应烧结后烧结体中气孔的直径变大而气孔率不变,样品的ε'和tan δ也相应降低.得到的样品中最低的ε'值为2.4297.     

Dielectric and mechanical properties of porous Si3N4 ceramics prepared via low temperature sintering

Borophosphosilicate bonded porous silicon nitride (Si₃N₄) ceramics were fabricated in air using a conventional ceramic process. The porous Si₃N₄ ceramics sintered at 1000–1200 °C shows a relatively high flexural strength and good dielectric properties. The influence of the sintering temperature and contents of additives on the flexural strength and dielectric properties of porous Si₃N₄ ceramics were investigated. Porous Si₃N₄ ceramics with a porosity of 30–55%, flexural strength of 40–130 MPa, as well as low dielectric constant of 3.5–4.6 were obtained.