微波等离子体技术在高技术新材料领域的应用

微波等离子体的研究已有三十多年的历史,近十年来的研究已使微波等离子体技术扎根于高技术新材料领域中。讨论了陶瓷微波等离子烧结技术、MPCVD制备金刚石薄膜和光导纤维、微波ECR制备纳米固体薄膜和微波刻蚀技术等。     

添加Y-Li-Ca系统的AlN陶瓷的低温烧结

本文探索了以自蔓延高温（SHS）法合成并经抗水化处理的AlN粉为原料,添加YLiO₂－CaF₂／YLiO₂－CaCO₃的AlN陶瓷的低温烧结.研究表明,YLiO₂－CaF₂／YLiO₂－CaCO₃是有效的低温烧结助剂,添加5wt％YLiO₂和0．5wt％CaF₂。,在1675℃下保温6h可得到密度为3．29g／cm³、热导率为97w／m.K的中等性能的AlN陶瓷.同时对YLiO₂-CaF₂、YLiO₂－CaCO₃两种添加剂系统进行了对比研究．结果表明,在同样的烧结条件下,前者对AlN陶瓷的低温烧结更为有利．     

高压氮气中燃烧合成氮化铝的机理研究(2)

基于实验结果,提出了燃烧合成AiN的反应机理,合成反应是由气相反应和液相反应组成的,结合燃烧波曲线,反应分为4个区,即预热区、反应区、后燃烧区、冷却区,不同的区域中出现不同的反应.     

Na2B4O7+Mg+C体系燃烧合成B4C及其反应机理

以硼酸钠、镁和碳为原料,采用燃烧合成技术制备碳化硼粉体,并研究了初始条件对燃烧产物的组成和显微结构的影响.结果表明:反应物中过量的镁粉和合适的坯体相对密度下获得的燃烧产物杂质含量较少;通过酸洗和水洗得到了不含杂质的碳化硼粉体.燃烧合成碳化硼的反应机理研究表明,硼酸钠首先分解为氧化硼,然后发生镁还原氧化硼及其碳化反应,最终生成碳化硼.     

高温自蔓延燃烧合成的β-Si3N4粉体的烧结

研究了MgO，Al2O3和Y2O3作为烧结助剂对高温自蔓延工艺合成(SHS)的β-Si3N4粉料烧结过程的影响．结果发现，MgO是较为有效的烧结助剂，当其加入量为10wt％时，试样在1600℃下热压烧结能基本实现致密化．对试样的XRD分析表明，除了加入的A1203与β-Si3N4反应生成β-Sialon外，其他烧结助剂都不与β-Si3N4反应，只存在于玻璃相中．添加MgO的试样具有较高的力学性能．最后，对材料的显微形貌进行了SEM观察．     

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。     

反应烧结氮化硅的重烧结

本文采用添加 Y_2O_3 和 Al_2O_3 制备的反应烧结氮化硅(RBSN)作为前驱材料,在 1 atm 氮气中进行高温重烧结,可制得致密的氮化硅工程陶瓷。研究结果如下:(1)根据重烧结过程中的线收缩,X 射线衍射分析和微观结构的研究结果,认为反应烧结氮化硅的高温重烧结受液相烧结机理控制,同时在烧结的开始阶段有明显的诱导期存在;(2)由填料所产生的 SiO 气氛对控制氮化硅的热分解是必不可少的;(3)由于重烧结工艺使制品收缩小(<6.5％)、抗弯强度高(550～668MN/m~2)、Weibull模数大(28),因此它是一种制造氮化硅工程陶瓷的好方法。     

高温超导直接冷却中AlN与Bi-2223间界面热阻的实验研究

基于微结构低温工程学，提出三维低温界面层的概念，指出界面热阻是制冷机直接冷却超导磁体需要解决的关键技术之一。以GM制冷机为冷源，按稳态热流法原理测量了Bi-2223、AIN的热导率及它们之间的低温界面热阻。在0.15MPa-0.55MPa压力范围内，AIN和Bi-2223间的界面热阻随界面层温度和接触压力的升高而降低，并随接触界面处温度的不同表现出不同的变化率。当界面层Bi-2223侧温度为55K时，在0.5469MPa的接触压力作用下，Bi-2223和AIN间的界面热阻是厚度为10mm的AIN垫片体积热阻的38.86倍，是接触压力0.2281MPa时界面热阻的38.7％。     

添加Sm2O3的β‘—12H复相sialon

在Ｓｉ－Ａｌ－Ｏ－Ｎ系统中，进行（β＇＋１２Ｈ）－ｓｉａｌｏｎ的成分设计，并以Ｓｍ２Ｏ３作为添加剂，用气压烧结（ＧＰＳ）制备了β＇＋１２Ｈ复相陶瓷。材料的相组成和微观结构研究表明：主晶相为β＇相和１２Ｈ相，纤维状的１２Ｈ与短柱状或等轴状的β＇交织排列形成致密组织。添加剂Ｓｍ２Ｏ３对复相ｓｉａｌｏｎ的致密化和结构性能有着较大影响，当添加量增加到５％（质量）时，材料达到理论密度为９９％，并显示较好的强     

重烧结法制备Si_3N_4陶瓷的工艺和性能

以反应烧结Si_3N_4作为前驱材料,用氮气作保护气体,在高温下进行重烧结,制备形状复杂,尺寸精确的致密Si_3N_4部件是近几年才发展起来的新工艺。该工艺兼有制备反应烧结si_3N_4和热压Si_3N_4二者的优点,是制备热机用陶瓷部件材料较理想的方法。本文扼要介绍该工艺的流程及材料性能。对各种Si_3N_4制备方法的优缺点也进行了评述。