多孔氮化硅微观组织结构对力学性能的影响

通过添加造孔剂苯甲酸,利用气氛压力烧结技术制备出了不同气孔率(40%～70%)的多孔氮化硅陶瓷,研究了显微结构对材料力学性能的影响;通过分析发现发育较好的长柱状β-氮化硅晶粒保证了材料获得良好的室温力学性能;而材料密度低、晶粒发育不完全是多孔氮化硅陶瓷力学性能下降的主要原因。本文制备的多孔氮化硅断裂形式为沿晶和穿晶断裂模式,当陶瓷气孔率为52%时,弯曲强度为195MPa。     

氮化硅基多孔陶瓷的制备与应用进展

多孔氮化硅陶瓷具有优异的抗氧化、抗热震、低介电常数和介电损耗、高孔隙率、优良的机械力学和耐酸碱腐蚀等性能,备受国内研究者的青睐。分析多孔氮化硅陶瓷的制备方法和应用领域的研究进展,展望了多孔氮化硅陶瓷的研究方向。     

氮化硅基多孔陶瓷的制备技术、孔隙结构及其相关性能

氮化硅多孔陶瓷是近年来得到广泛关注的一类新型的结构?功能一体化陶瓷材料,在航空航天、机械、化工、海洋工程等重要领域有着广阔的应用前景。本文介绍了氮化硅基多孔陶瓷的主要制备技术,回顾了氮化硅基多孔陶瓷力学性能和介电性能的研究进展。考虑到高孔隙率氮化硅基多孔陶瓷力学性能难以提高,磷酸盐结合氮化硅基多孔陶瓷已经逐渐成为新的研究热点,因此,本文进一步对磷酸盐结合氮化硅基多孔陶瓷的制备技术、力学性能、介电性能、热学性能进行了综合评述,并对氮化硅基多孔陶瓷的应用前景进行了展望。     

低热导率磷酸锆结合氮化硅多孔陶瓷的制备

采用无压烧结工艺制备ZrP2O7结合Si3N4多孔陶瓷,研究了孔隙率对材料抗弯强度和热导率的影响.结果表明:当孔隙率为20％q3％时,热导率为0.4～1.9 W/(m·K);当孔隙率为20％时,热导率下降至1.9 W/(m·K),但力学性能并没有明显降低.当Effective Medium Theory模型的比例系数为0.3、Maxwell-Eucken2模型的比例系数为0.7时,计算所得热导率与实验结果相符.     

三维网络结构多孔氮化硅陶瓷增强体的制备

以Si3N4和Si粉为主要原料,Al2O3、Y2O3等为助剂,制备Si3N4料浆,用有机前驱体浸渍和二次烧成工艺来制备具有网络结构的多孔氮化硅陶瓷增强体.结果表明:二次烧成能显著提高材料性能,烧成温度在1600～1700℃为宜.用XRD、SEM、XEDS等对二次烧成材料的显微结构和晶相进行分析,研究二次烧成制度改善材料性能的原因,以利于更好的优化工艺.     

三维网孔结构多孔氮化硅陶瓷的制备

以Si3N4和Si粉为主要原料,Al2O3、Y2O3等为助剂,制备Si3N4料浆,用有机前驱体浸渍结合二次烧成工艺制备具有网络结构的多孔氮化硅陶瓷材料。研究了前驱体的预处理方式、料浆的流变性能对挂浆效果的影响;干燥制度对坯体性能的影响;硅粉含量和烧成制度对试样性能的影响。用XRD、SEM、XEDS等对材料的显微结构和晶相进行分析,研究烧成制度对试样性能产生影响的原因,以利于更好地优化工艺。     

多孔氮化硅陶瓷制备及其性能研究进展

多孔氮化硅(Si_3N_4)陶瓷由于具有优异的力学性能、良好的抗热震和低介电常数等特点,在极端力/热环境下具有很大的应用潜力。研究表明:不同的制备工艺对多孔氮化硅陶瓷晶粒尺寸、微结构有很大影响,从而影响材料的力学性能;介电性能受气孔率、相组成影响;渗透率受气孔率、气孔尺寸、弯曲度的影响。综述了多孔Si_3N_4陶瓷的烧结工艺、成型工艺及其相关性能研究,并结合目前的研究热点,指出了未来多孔氮化硅陶瓷研究的发展方向。     

多孔氮化硅陶瓷透波材料研究进展

多孔氮化硅陶瓷透波材料具有优异的机械性能、耐热性能及介电性能,成为透波材料科学研究领域中的热点之一。本文介绍了多孔氮化硅陶瓷的主要制备技术,并对国内外多孔氮化硅陶瓷透波材料的应用研究进展进行了综述。     

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.     

高导热氮化硅陶瓷制备的研究进展

β-Si3N4陶瓷具有潜在的较高热导率(200～320 W·m-1·K-1),在微波透过材料和微电子封装材料等领域展现了良好的应用前景,并引起广泛的关注.影响其热导率的因素主要为晶界相物相及其含量、晶格内缺陷、晶粒尺寸以及微观结构的各向异性等.本文对目前国内外高导热氮化硅陶瓷制备的研究进展进行了评述,归纳了提高氮化硅陶瓷热导率的机制和途径.     

Elevated-Temperature Mechanical Properties of Silicon Nitride/Boron Nitride Fibrous Monolithic Ceramics

A unique, all-ceramic material capable of nonbrittle fracture via crack deflection and delamination has been mechanically characterized from 25° through 1400°C. This material, fibrous monoliths, was comprised of unidirectionally aligned 250 μm diameter silicon nitride cells surrounded by 10 to 20 μm thick boron nitride cell boundaries. The average flexure strengths of fibrous monoliths were 510 and 290 MPa for specimens tested at room temperature and 1300°C, respectively. Crack deflection in the BN cell boundaries was observed at all temperatures. Characteristic flexural responses were observed at temperatures between 25° and 1400°C. Changes in the flexural response at different temperatures were attributed to changes in the physical properties of either the silicon nitride cells or boron nitride cell boundary.     

低介电常数多孔氮化硅陶瓷材料的制备

采用有机泡沫前躯体浸渍工艺制备了低介电、低密度的氮化硅陶瓷。以氮化硅粉体为主要原料,制备粘度和流动性合适的水基料浆,并以软质聚氨酯泡沫塑料为载体,在真空状态下浸渍,然后在氧化气氛下排塑,在氮气气氛下烧结,得到了低介电常数的多孔氮化硅陶瓷材料。所制备的材料性能可达到：容积密度为0.12g/cm3、介电常数为1.15、介电...     

氮化硅陶瓷在四大领域的研究及应用进展

氮化硅陶瓷不仅具有较高的力学性能还具有良好的透波性能、导热性能以及生物相容性能,是公认的综合性能最优的陶瓷材料。作为轴承球的致密氮化硅陶瓷广泛应用在机械领域;作为透波材料的多孔氮化硅陶瓷广泛应用在航空航天领域;随着对氮化硅陶瓷材料的深入研究,其在导热性和生物相容性方面的优异特性逐渐被科研工作者认识并得到开发和应用。本文详细阐述了氮化硅粉体的制备方法,并综述了氮化硅陶瓷作为结构陶瓷在机械领域和航空航天领域的研究进展,此外还介绍了其作为功能陶瓷在半导体领域、生物制药领域的研究和应用现状,最后对其未来发展进行了展望。     

Fabrication of Low-Shrinkage, Porous Silicon Nitride Ceramics by Addition of a Small Amount of Carbon

Successful net-shape sintering offers a significant advantage for producing large or complicated products. Porous Si₃N₄ ceramics with very low shrinkage were developed, in the present investigation, by the addition of a small amount of carbon. Carbon powders (1–5 vol%) of two types, with different mean particle sizes (13 nm and 5 μm), were added to α-Si₃N₄−5 wt% Y₂O₃ powders. SiC nanoparticles formed through reaction of the added carbon with SiO₂ on the Si₃N₄ surface or with the Si₃N₄ particles themselves. Such reaction-formed SiC nanoparticles apparently had an effective reinforcing effect, as in nanocomposites. Sintered Si₃N₄ porous ceramics with a high porosity of 50%–60%, a very small linear shrinkage of ∼2%–3%, and a strength of ∼100 MPa were obtained.     

低介电高强度多孔氮化硅陶瓷的研制

以氮化硅为基体,通过加入一定量的特殊无机添加剂,控制好相关工艺参数成功地制备出低密高强低介电的多孔氮化硅材料。采用有机涂层对多孔氮化硅材料表面进行封孔处理,通过对封孔前后材料电性能的对比分析得出:涂层对封孔后表面致密的整体材料电性能影响微小。     

Si3N4及其复合材料强韧化研究进展

简述了氮化硅陶瓷的结构、性能和制备工艺，并分别通过自增韧补强、纤维／晶须强韧化、层状结构强韧化、相变强韧化以及颗粒弥散强韧化等方法对氮化硅陶瓷的强韧化研究进行了分类叙述。     

多孔石英基体上CVD法沉积氮化硅涂层的工艺、结构与性能研究

以甲硅烷(20％甲硅烷+80％氢气)和氨气作为反应前驱体,选择孔隙率为20％左右的多孔石英陶瓷基体,采用CVD法在多孔石英基体表面制备了氮化硅涂层.研究了沉积反应温度、反应压力、反应气体配比以及沉积时间等工艺参数对附着力的影响,确定了CVD法制备氮化硅涂层的最佳工艺参数,通过对所得涂层及复合材料进行抗弯强度和介电性能的表征,探讨了氮化硅涂层对多孔石英基体力学性能和介电性能的影响.     

Further Improvement in Mechanical Properties of Highly Anisotropic Silicon Nitride Ceramics

Si₃N₄ceramics were fabricated by tape casting of a raw-powder slurry seeded with three types of rodlike β-Si₃N₄particles. The effects of seed size on the microstructure and mechanical properties of the sintered specimens were investigated. All the seeded and tape-cast silicon nitrides presented an anisotropic microstructure, where the elongated grains grown from seeds were preferentially oriented parallel to the casting direction. The orientation degree of these grains, f ₀, was affected by seed size, and small-seed addition led to the highest f ₀value. This material exhibited high bending strength (∼1.4 GPa) and high fracture toughness (∼12 MPa^.m^1/2) in the direction normal to the grain alignment, which were attributed to the highly anisotropic and fine microstructure.