β-氮化硅陶瓷烧结致密化的研究

以β-Si3N4粉末为原料,MgAl2O4为烧结助剂,通过气氛压力烧结(GPS)制备出致密的β-氮化硅陶瓷材料,探讨了β-氮化硅陶瓷烧结机制,系统研究了烧结助剂质量分数、烧结温度以及保温时间对材料致密化的影响.     

烧结助剂对氮化硅陶瓷显微结构和性能的影响

氮化硅中氮原子和硅原子的自扩散系数很低，致密化所必需的扩散速度和烧结驱动力都很小，在烧结过程中需采用烧结助剂。烧结助剂是影响氮化硅陶瓷的显微结构和性能的关键因素之一。有效的烧结助剂不但可以改善氮化硅陶瓷的显微结构，而且可以提高氮化硅陶瓷的高温性能和抗氧化性能。     

烧结助剂对反应烧结氮化硅陶瓷的影响

以Si粉和C粉为主要原料 ,在氮气流量为1.2L·min- 1,氮化温度为 1380℃ ,保温时间为 2 0h的条件下 ,研究了分别以 10wt%的MgO、Al、Al2 O3和Al2 O3+Y2 O3粉为烧结助剂对反应烧结氮化硅陶瓷的影响。结果表明 :以MgO粉作烧结助剂时 ,试样的主要成分是MgSiO3,另外还有Si2 N2 O ,但没有Si3N4 生成 ;以Al粉作烧结助剂时 ,试样的主要成分是SiO2 ,仅有少量Si3N4 存在 ;以Al2 O3作烧结助剂时 ,试样的主要成分是β Si3N4 和α Si3N4 ;以 2wt%Al2 O3+8wt%Y2 O3作烧结助剂时 ,试样的主要成分为 β Si3N4 ,同时含有少量α Si3N4 。     

以氮化硅镁作为生长助剂燃烧合成制备β-氮化硅棒晶

本发明涉及以氮化硅镁作为生长助剂燃烧合成制备β-Si3N4棒晶的方法，属于非氧化物陶瓷棒晶制备领域。其特征在于由商业硅粉和α-SiN粉按质量比为(9～5)：(1～5)的比例混合，外加MgSiN2作为生长助剂，在1～10MPa的氮气中反应制备的。棒晶生长助剂选用新型氮化物氮化硅镁，其加入量为硅粉和α-Si3N4粉混合后总质量的0．5％～15％。在生产过程中，不需预先压块，     

烧结温度对氮化硅陶瓷球显微结构和力学性能的影响

以α-Si3N4粉为原料,纳米级Y2O3和Al2O3为烧结助剂,采用气压烧结工艺制备氮化硅陶瓷球,研究了烧结温度对陶瓷球显微结构及力学性能的影响.结果表明,随着烧结温度的升高,陶瓷球的维氏硬度和压碎强度先提高后降低,断裂韧性不断提高.烧结温度为1780℃的陶瓷球综合力学性能最佳,其相对密度达到了99％,维氏硬度、断裂韧...     

不同复合烧结助剂对气压烧结Si3N4陶瓷性能的影响

以Y₂O₃/Al₂O₃、Al₂O₃/MgO和Y₂O₃/Al₂O₃/MgO等为复合烧结助剂,研究烧结助剂类别及烧结温度（1 750、1 800、1 850℃）对气压烧结Si₃N₄陶瓷致密化、显微结构以及力学性能的影响。结果表明：以Y₂O₃/Al₂O₃为烧结助剂所制备样品的抗折强度、硬度和断裂韧性优于其他两种复合助剂制备试样的;Y₂O₃/Al₂O₃复合助剂有利于显微结构中高长径比β-Si₃N₄晶粒的形成。当烧结温度为1 800℃时,以Y₂O₃/Al₂...     

烧结助剂对氮化硅陶瓷热导率和力学性能的影响

以氮化硅(α相≥95%,平均粒径0.5μm)为原料,添加MgO–Y₂O₃为复合烧结助剂,采用气压烧结技术制备了β相高导热氮化硅陶瓷。研究和讨论了烧结助剂含量和比例对氮化硅陶瓷致密化过程、热导率、力学性能和显微结构的影响。结果表明:当烧结助剂添加量为5%MgO+4%Y₂O₃时,使用气压烧结在1 890℃烧结2 h,试样的热导率可达到85.96 W·m^–1K^–1,抗弯强度达到873 MPa,断裂韧性为8.39 MPa·m^1/2;在烧结过程中Y₂O₃与Si₃N₄反应形成化合物固定在晶界处,减少了固溶进氮化硅晶格中氧的含量,起到了净化氮化硅晶格的作用,提高了烧结试样的热导率;过量的MgO或Y₂O₃在烧结过程中形成的化合物残留在晶界处,降低了材料的力学性能和热导率。     

β-Si3N4及添加β-Si3N4的α-Si3N4的气氛加压烧结

介绍了β－Ｓｉ３Ｎ４及添加β－Ｓｉ３Ｎ４的α－Ｓｉ３Ｎ４的气氛加压烧结,β－Ｓｉ３Ｎ４在ＧＰＳ中具有低于α－Ｓｉ３Ｎ４的烧结活性而且陶瓷显微结构更容易调节,由ＧＰＳβ－Ｓｉ３Ｎ４制备的陶瓷材料晶粒比较均匀,具有较高的力学性能,尤其是高的韦泊模数,添加于α－Ｓｉ３Ｎ４中的β－Ｓｉ３Ｎ４对陶瓷材料显微结构具有明显的调控作用。     

氮气压力对氮化硅烧结行为的影响

本文在１４００－１７００℃温度范围内，分别在３０ａｔｍ和１ａｔｍ的Ｎ２中氮化硅陶瓷的烧结行为进行了比较研究，对比试验结果表明，在气压烧结过程吕其致密化和α－β相变速率滞后于常压烧结，晶界第二相组成也有所不同。为了避免高压气氮气被包陷和致密化滞后，在气压烧结过程的前期应避免使用高压氮气。     

烧结助剂对氮化硅陶瓷高温性能的影响

研究了不同系统烧结添加剂及其用量对氮化硅陶瓷高温力学性能的影响。所获结果表明，添加Ｌａ２Ｏ３和Ｙ２Ｏ３的氮化硅材料具有好的高温抗弯强度，从室温至１３７０℃高温保持不变。     

烧结工艺对Si_3N_4/TiC纳米复合陶瓷材料微观结构及力学性能的影响

以La2O3和Y2O3作为复合烧结助剂,采用热压烧结法制备了Si3N4基复合陶瓷材料。研究了保温时间和烧结助剂含量对复合材料微观结构及力学性能的影响。研究表明:所制备的Si3N4/TiC陶瓷复合材料的微观结构呈现纵横交错、相互嵌套的结构,晶粒尺寸呈现明显的双峰分布特征,单位面积内晶粒数量与烧结助剂含量之间呈线性降低关系。当烧结助剂质量含量为8%时,该复合陶瓷材料具有最优的力学性能,其抗弯强度、断裂韧性和Vickers硬度分别达到943MPa,8.38MPa·m1/2和16.67GPa。     

振荡压力对高性能氮化硅陶瓷烧结致密化的影响

采用新型振荡压力烧结技术制备高性能氮化硅陶瓷,并对比热压烧结技术,研究了不同工艺下氮化硅陶瓷的致密度、物相、晶粒尺寸、微观形貌及力学性能变化规律,分析了振荡压力对氮化硅陶瓷的致密化作用.结果表明:振荡压力烧结工艺下氮化硅陶瓷实现了α相到β相的物相完全转变,相对密度达到了99.82％;对比热压烧结工艺,振荡压力作用下氮化...     

ZrB_2-YAG陶瓷的烧结致密化

通过共沉淀法获得包覆式Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体,对其进行放电等离子烧结以提高ZxB2陶瓷的烧结致密度.用扫描电镜观察试样的显微结构,用X射线衍射仪对试样进行物相分析.结果表明:包覆犁粉体在700～1 000℃时出现1次大的收缩,然后出现1个不收缩的平台,当温度达到1 100℃之后出现第2次收缩.适宜制备高致密的ZrB2-钇铝石榴石(yttrium aluminium garnet,YAG)陶瓷的工艺条件为;烧结温度为1 700℃,烧结压力为20MPa,保温时间为4min,YAG的添加量为30%(质量分数),所制备的ZrB2-YAG陶瓷相对密度大于95%.     

工艺参数对自蔓燃制备氮化硅粉体的影响

采用自蔓燃高温合成方法(self-propagating high-temperature synthesis,简称SHS)合成氮化硅粉体,分析了自蔓燃高温合成氮化硅过程中氮气、温度、稀释剂与孔隙率等方面的影响。采用XRD研究相的组成,用SEM观察粉末的显微结构。研究结果表明:只要控制反应中的工艺参数,就可以采用自蔓燃得到不同相含量的Si3N4粉体;考虑到燃烧温度(Tcom),在氮化硅粉体的合成过程中,涉及到3个反应机制:低温机制,中温机制,高温机制;氮气压力下硅粉的自蔓燃合成反应,必须要引入Si3N4稀释剂,来控制反应温度和反应速度,获得不同相含量的粉体;NH4Cl在反应中分解,为反应提供了NH3,并与硅粉反应;压坯气孔率控制在30%~70%,否则反应不能进行。SHS法可以制备纯度很高的氮化硅粉体。此法较传统方法合成的氮化硅设备简单,成本低廉,纯度高,填充性好,烧结活性好。     

烧结助剂对氮化硅陶瓷热导率影响的研究进展

随着大规模、超大规模集成电路的发展,以及集成电路在通讯、交通等领域的运用.对于基板材料的要求日益严苛,氮化硅陶瓷因为有着优异的力学性能、介电性能和导热性,是作为基板材料的重要候选材料之一.氮化硅陶瓷的理论热导率高达200-320 W/(m·K),但是实际上高热导率的氮化硅难以制成.随着科研者将精力投入到氮化硅上,近年来氮化硅陶瓷的实际热导率得到提高,但是与理论热导率还有着不少差距.据文献记载,选择合适的烧结助剂能够有效的提高氮化硅陶瓷的热导率.本文综述了不同种类的烧结助剂对氮化硅陶瓷热导率的影响.     

振荡压力对高性能氮化硅陶瓷烧结致密化的影响EI北大核心CSCD

采用新型振荡压力烧结技术制备高性能氮化硅陶瓷,并对比热压烧结技术,研究了不同工艺下氮化硅陶瓷的致密度、物相、晶粒尺寸、微观形貌及力学性能变化规律,分析了振荡压力对氮化硅陶瓷的致密化作用.结果表明:振荡压力烧结工艺下氮化硅陶瓷实现了α相到β相的物相完全转变,相对密度达到了99.82%;对比热压烧结工艺,振荡压力作用下氮化硅陶瓷的晶粒尺寸明显增加,晶粒平均长径比由3.79增加到4.86,弯曲强度、硬度及断裂韧性分别提高到1333 MPa、16.2 GPa、12.1 MPa·m^(1/2),断裂表面能也明显提高.OPS试样晶粒表面观察到了明显的形变条纹和位错运动区域.振荡压力的引入提高了致密化速率和晶粒的生长驱动力,且能够促进氮化硅在致密化过程中塑性形变的产生,有效加快了烧结致密化进程.     

烧结工艺对Si3N4泡沫陶瓷性能的影响

本文在有机泡沫浸渍法制备多孔氮化硅陶瓷的过程中,讨论了升温速度、烧结助剂的添加量和烧结温度对氮化硅网眼多孔陶瓷显微组织、物相和力学性能的影响.研究结果表明,随Y2O3和Al2O3的含量的增加,烧结体的强度明显增加,且含量为20%时较优.通过分析聚氨酯海绵的DSC-TDA曲线,得出在150～475 ℃温度区间,要缓慢升温.烧结温度在1700 ℃左右较优,且相变较完全.