Si₃N₄陶瓷是一種重要的結(jié)構(gòu)功能材料,具有低密度、高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱等良好的物理性能,在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用方面有著重要作用,如高端軸承、散熱基板、熱電偶保護(hù)套以及化工反應(yīng)容器等。但是目前關(guān)于Si₃N₄陶瓷的制備仍然有諸多問(wèn)題需要解決,其中最主要的就是致密化燒結(jié)溫度高（一般在1700°C以上）、能耗大。這是因?yàn)闊Y(jié)是通過(guò)燒結(jié)助劑與Si₃N₄表面的氧化膜反應(yīng)形成低共熔液相,再通過(guò)液相傳質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而當(dāng)前所采用的大部分燒結(jié)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(jié)助劑,其具有較高的反應(yīng)活性及較低熔點(diǎn),能夠在較低的溫度下與Si₃N₄表面的SiO₂反應(yīng)去除氧化膜,同時(shí)能夠在較低的溫度下形成液相,從而實(shí)現(xiàn)了Si3N4的低溫液相燒結(jié)。本論文主要采用等離子體活化燒結(jié)（PAS）,研究了燒結(jié)壓力、保... 

【文章來(lái)源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

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

3表1-1幾種常見(jiàn)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(dǎo)、機(jī)械性能綜合比較Fig.1-2Comprehensivecomparisonofthermalconductivityandmechanicalpropertiesofseveralcommerciallyavailableceramicsubstratesmaterials性質(zhì)Al2O3AlNSi3N4熱導(dǎo)率（W/mK）（室溫）10~50120~20020~100體電阻率（m）（室溫）>1012>1012>1012相對(duì)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(qiáng)度（MPa）196~294392~490600~900

7利的影響。圖1-3液相燒結(jié)過(guò)程微觀結(jié)構(gòu)演變示意圖Fig.1-3Theschematicdiagramofevolutionofmicrostructureduringtheliquidphasesinteringprocess燒結(jié)過(guò)程結(jié)束之后，液相一般以晶界相（玻璃相或結(jié)晶相）形式存在于陶瓷體內(nèi)部。因此也有相關(guān)的研究采用了一些特殊的燒結(jié)助劑，其液相離子可以融入Si3N4晶體結(jié)構(gòu)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(nèi)部晶界相的不利影響，提高了陶瓷的機(jī)械性能。1.2.2燒結(jié)方法隨著陶瓷制備技術(shù)地發(fā)展，針對(duì)Si3N4的特點(diǎn)，也有多種燒結(jié)技術(shù)被發(fā)開(kāi)發(fā)出來(lái)，主要包含有以下幾種：（1）反應(yīng)燒結(jié)(Reactionbonding,RBSN)[10,18-21]及其衍生出來(lái)的反應(yīng)重?zé)Y(jié)(Sinteredreactionbonding,SRBSN)(1950s）（2）熱壓燒結(jié)(Hotpressing,HPSN)(1960s)[22-24]（3）熱等靜壓燒結(jié)(Hot-isostaticpressing[11,25],HIPSN)（4）無(wú)壓燒結(jié)(Pressure-lessSintering[25-28],SSN)(1980s)（5）微波燒結(jié)(Microwavesintering[29-31],MSSN)（6）電火花燒結(jié)(Sparkplasmasintering[1,17,32-37],SPSSN)(1990s)1.2.1.1反應(yīng)燒結(jié)相比于大多數(shù)陶瓷最開(kāi)始采用無(wú)壓燒結(jié)的辦法制備，Si3N4最早的制備方式是采用反應(yīng)燒結(jié)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]Al2O3-Re2O3（Re=La,Nd,Y,Lu）對(duì)無(wú)壓燒結(jié)Si3N4陶瓷顯微結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的影響[J]. 于俊杰,郭偉明,林華泰.  人工晶體學(xué)報(bào). 2016(01)
[2]Li2O為燒結(jié)助劑的Si3N4陶瓷低溫?zé)Y(jié)過(guò)程研究[J]. 樊磊,周萌,陳猛,盧學(xué)峰,王超,王紅潔.  稀有金屬材料與工程. 2013(S1)
[3]β-Si3N4陶瓷熱導(dǎo)率的研究現(xiàn)狀[J]. 范德蔚,張偉儒,劉俊成.  硅酸鹽通報(bào). 2011(05)
[4]YF3助燒劑氮化硅的燒結(jié)及力學(xué)性能[J]. 滕甫,寧曉山,張潔,陳兆同.  稀有金屬材料與工程. 2009(S2)
[5]氮化硅陶瓷材料的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J]. 陳力,馮堅(jiān).  硬質(zhì)合金. 2002(04)
[6]稀土對(duì)Si3N4陶瓷力學(xué)性能和顯微組織的影響[J]. 穆柏春,李明,由向群,劉秉余,谷志剛,劉大瑋.  中國(guó)稀土學(xué)報(bào). 2000(01)
[7]添加Al2O3-Y2O3燒結(jié)助劑的無(wú)壓燒結(jié)Si3N4的研究[J]. 盛緒敏,陸佩文,徐潔.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 1983(04)

碩士論文
[1]Si3N4陶瓷SPS制備及微觀組織與導(dǎo)熱性能研究[D]. 劉巍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]Si3N4-MgO-CeO2陶瓷晶界相研究[D]. 祝昌軍.武漢理工大學(xué) 2002



本文編號(hào)：3549280