本文關(guān)鍵詞：高性能氮化硅的制備及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為結(jié)構(gòu)陶瓷，氮化硅陶瓷材料具有優(yōu)良的耐磨、耐腐蝕、耐高溫性能以及良好的抗熱震性能，，廣泛應(yīng)用于航空航天、機械、電子電力、化工等領(lǐng)域。采用適當(dāng)?shù)臒Y(jié)助劑可有效提高氮化硅陶瓷材料的熱導(dǎo)率，增加材料斷裂韌性，促進材料性能完善。 本文選擇α-Si_3N_4為燒結(jié)原料，以CeO_2為燒結(jié)助劑，在燒結(jié)溫度為1800℃，燒結(jié)時間為1h，單軸壓力為30MPa條件下熱壓燒結(jié)制備出不同燒結(jié)助劑含量的高致密氮化硅陶瓷材料。本文通過對所制備氮化硅陶瓷材料的物相分析、微觀形貌分析的表征，研究燒結(jié)助劑含量變化對氮化硅陶瓷材料晶界相構(gòu)成、相變率及晶粒尺寸的作用機理，通過對材料性能的系統(tǒng)測試考察燒結(jié)助劑含量對材料力學(xué)性能及熱導(dǎo)率的影響規(guī)律。 研究結(jié)果表明，以CeO_2為燒結(jié)助劑，氮化硅的相變轉(zhuǎn)換率為100%；當(dāng)CeO_2含量不超過8mol%時，氮化硅晶界相的構(gòu)成主要為Ce_(4.67)(SiO_4)_3O、Si_2ON_2以及Ce_2Si_2O_7，其結(jié)晶析出狀況隨燒結(jié)助劑含量增加呈規(guī)律性變化；晶粒尺寸隨燒結(jié)助劑含量增加變化微弱，長柱狀晶數(shù)目增多。燒結(jié)助劑CeO_2通過對晶界相及微觀結(jié)構(gòu)的影響作用于氮化硅陶瓷材料相對密度、強度、硬度及斷裂韌性，CeO_2含量變化對氮化硅陶瓷材料力學(xué)性能影響顯著。當(dāng)CeO_2含量不超過7mol%時，氮化硅陶瓷材料的熱擴散系數(shù)及熱導(dǎo)率隨CeO_2含量增加而升高，CeO_2含量由1mol%增加至7mol%時，氮化硅陶瓷材料熱擴散系數(shù)增加50%，熱導(dǎo)率增加38.7%。且氮化硅熱傳導(dǎo)導(dǎo)機制為聲子導(dǎo)熱，其熱導(dǎo)率的大小依賴于氮化硅晶粒的凈化程度。
【關(guān)鍵詞】：氮化硅陶瓷 氧化鈰 熱壓燒結(jié)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TQ174.758.12
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-23
• 1.1 氮化硅陶瓷材料8-12
• 1.1.1 氮化硅晶體結(jié)構(gòu)8-9
• 1.1.2 氮化硅陶瓷材料的制備與研究發(fā)展9-12
• 1.2 氮化硅的熱導(dǎo)率研究及進展12-20
• 1.2.1 影響氮化硅熱導(dǎo)率的主要因素13-17
• 1.2.2 氮化硅陶瓷材料的燒結(jié)工藝17-19
• 1.2.3 氮化硅陶瓷材料的燒結(jié)助劑19-20
• 1.3 本文研究目的與研究內(nèi)容20-23
• 1.3.1 研究目的與意義20-21
• 1.3.2 研究主要內(nèi)容21-23
• 第2章 氮化硅陶瓷材料的制備及試驗方法23-31
• 2.1 材料體系設(shè)計23-24
• 2.1.1 原料選取23-24
• 2.1.2 燒結(jié)助劑選取24
• 2.1.3 燒結(jié)工藝選取24
• 2.2 實驗原料和制備工藝24-27
• 2.2.1 實驗原料24-25
• 2.2.2 制備工藝25-27
• 2.3 試驗方法27-29
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)與成分分析27-28
• 2.3.2 物理性能測試28-29
• 2.4 小結(jié)29-31
• 第3章 氮化硅陶瓷材料微觀結(jié)構(gòu)31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 微觀結(jié)構(gòu)分析31-35
• 3.2.1 材料微觀形貌31-34
• 3.2.2 晶粒直徑34-35
• 3.3 成分分析35-39
• 3.3.1 相變轉(zhuǎn)換率35-36
• 3.3.2 晶界相36-39
• 3.4 小結(jié)39-41
• 第4章 氮化硅陶瓷材料性能41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 氮化硅陶瓷材料力學(xué)性能41-49
• 4.2.1 氮化硅陶瓷材料相對密度41-43
• 4.2.2 氮化硅陶瓷材料彎曲強度43-44
• 4.2.3 氮化硅陶瓷材料硬度44-45
• 4.2.4 氮化硅陶瓷材料斷裂韌性45-49
• 4.3 氮化硅陶瓷材料導(dǎo)熱性能49-53
• 4.3.1 比熱容、熱擴散系數(shù)及熱導(dǎo)率49-52
• 4.3.2 氮化硅陶瓷材料聲子平均自由程52-53
• 4.4 小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-57
• 參考文獻57-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果64-66
• 致謝66

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