Si₃N₄陶瓷是一種重要的結構功能材料,具有低密度、高強度、高導熱等良好的物理性能,在工業(yè)領域應用方面有著重要作用,如高端軸承、散熱基板、熱電偶保護套以及化工反應容器等。但是目前關于Si₃N₄陶瓷的制備仍然有諸多問題需要解決,其中最主要的就是致密化燒結溫度高（一般在1700°C以上）、能耗大。這是因為燒結是通過燒結助劑與Si₃N₄表面的氧化膜反應形成低共熔液相,再通過液相傳質來實現(xiàn)的,而當前所采用的大部分燒結助劑與Si₃N₄表面SiO₂形成液相的溫度比較高。本文選擇Mg₂Si作為燒結助劑,其具有較高的反應活性及較低熔點,能夠在較低的溫度下與Si₃N₄表面的SiO₂反應去除氧化膜,同時能夠在較低的溫度下形成液相,從而實現(xiàn)了Si3N4的低溫液相燒結。本論文主要采用等離子體活化燒結（PAS）,研究了燒結壓力、保... 

【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

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氮化硅晶體結構，（a）α-Si3N4，（b）β-Si3N4Fig.1-1CrystalstructureofSi3N4,(a)α-Si3N4，(b)β-Si3N4

3表1-1幾種常見陶瓷基板材料性能比較Table1-1Physicalpropertiesofseveralcommonceramicsubstrate圖1-2幾種市售陶瓷基板熱導、機械性能綜合比較Fig.1-2Comprehensivecomparisonofthermalconductivityandmechanicalpropertiesofseveralcommerciallyavailableceramicsubstratesmaterials性質Al2O3AlNSi3N4熱導率（W/mK）（室溫）10~50120~20020~100體電阻率（m）（室溫）>1012>1012>1012相對介電常數(shù)（室溫，1MHz）8.58.85.6~7.9tgδ（10-4）（室溫，1MHz）35~103~8熱膨脹系數(shù)（10-6K-1）7.34~62~3彈性模量（MPa）390330300彎曲強度（MPa）196~294392~490600~900

7利的影響。圖1-3液相燒結過程微觀結構演變示意圖Fig.1-3Theschematicdiagramofevolutionofmicrostructureduringtheliquidphasesinteringprocess燒結過程結束之后，液相一般以晶界相（玻璃相或結晶相）形式存在于陶瓷體內部。因此也有相關的研究采用了一些特殊的燒結助劑，其液相離子可以融入Si3N4晶體結構之中，作為一種Si3N4的固溶體的形式存在，例如Sailon陶瓷，Al，O融入Si3N4晶格之中，Al-O鍵取代Si-N鍵，減少了陶瓷內部晶界相的不利影響，提高了陶瓷的機械性能。1.2.2燒結方法隨著陶瓷制備技術地發(fā)展，針對Si3N4的特點，也有多種燒結技術被發(fā)開發(fā)出來，主要包含有以下幾種：（1）反應燒結(Reactionbonding,RBSN)[10,18-21]及其衍生出來的反應重燒結(Sinteredreactionbonding,SRBSN)(1950s）（2）熱壓燒結(Hotpressing,HPSN)(1960s)[22-24]（3）熱等靜壓燒結(Hot-isostaticpressing[11,25],HIPSN)（4）無壓燒結(Pressure-lessSintering[25-28],SSN)(1980s)（5）微波燒結(Microwavesintering[29-31],MSSN)（6）電火花燒結(Sparkplasmasintering[1,17,32-37],SPSSN)(1990s)1.2.1.1反應燒結相比于大多數(shù)陶瓷最開始采用無壓燒結的辦法制備，Si3N4最早的制備方式是采用反應燒結制備的，而這種原因最有可能是制備Si3N4粉體的方式所決定的。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]Si3N4陶瓷SPS制備及微觀組織與導熱性能研究[D]. 劉巍.哈爾濱工業(yè)大學 2016
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本文編號：3549280