氟化钙对常压烧结Si3N4/BN复相陶瓷结构与性能的影响

以微米级Si3N4和h-BN粉末为原料,CaF2–Al2O3–Y2O3为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备了BN体积含量为25%的Si3N4/BN复相陶瓷。研究了CaF2添加量对Si3N4/BN复相陶瓷材料力学性能的影响,并通过X射线衍射和场发射扫描电镜分析了复相陶瓷的物相组成和显微组织。结果表明：随着CaF2添加量增加,制备的Si3N4/BN复相陶瓷材料气孔率逐渐增大,收缩率变小,相对密度减小。添加量为2%（质量分数）时,Si3N4/BN复相陶瓷的室温抗弯强度达145.5MPa。添加适量的CaF2可在Si3N4/BN复相陶瓷材料常压烧结过程中较大程度地破坏h-BN的卡片房式结构,将微米级的h-BN颗粒变成纳米级颗粒。     

多孔Si_3N_4/BN复相陶瓷的常压烧结制备

以微米级Si3N4和h-BN粉末为原料,Yb2O3-Al2O3-Y2O3为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备了BN体积含量为25%的多孔Si3N4/25%h-BN复相陶瓷。研究了Yb2O3添加量对Si3N4/25%BN复相陶瓷力学性能的影响,通过X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复相陶瓷的物相组成和显微结构。结果表明:随着Yb2O3添加量增加,制备的Si3N4/25%BN复相陶瓷的气孔率逐渐增大,收缩率变小,相对密度减小。Yb2O3添加量为2%(质量分数)时,Si3N4/25%BN复相陶瓷的气孔率为15.1%,相对密度为72.8%;当Yb2O3添加量提高至15%时复相陶瓷的气孔率增加至32.1%,相对密度则降至60.3%。同时随着Yb2O3添加量增加,复相陶瓷的室温抗弯强度先增大后减小,Yb2O3含量为4%时,室温抗弯强度呈现最大值,可达264.3MPa。     

氟化铝添加量对碳化硅/莫来石复合多孔陶瓷性能的影响

本文以碳化硅(SiC)、气相SiO2、纳米Al2O3和AlF3·H2O为原料,制备出了碳化硅/莫来石复合多孔陶瓷,主要研究了AlFa·H2O添加量、烧结温度对多孔陶瓷抗弯强度、气孔率、孔径分布等性能的影响.用SEM、XRD研究了多孔陶瓷的微观形貌和物相组成.结果表明:AlF3·H2O对莫来石的生成有明显的促进作用,1300℃时,添加AlF3·H2O的样品中检测到莫来石相,多孔陶瓷气孔率随AlF3·H2O加入量增加而升高,而抗弯强度随其增高而先增加后减小,AlF3·H2O添加量为4wt％时,多孔陶瓷气孔率为42.8％,抗弯强度为31.1 MPa.     

稀土Sm2O3对多孔Si2N2O陶瓷显微结构和性能的影响EI北大核心CSCD

以Si3N4与Si O2为初始原料、Sm2O3为烧结助剂,通过无压烧结制备了气孔率不同的多孔Si2N2O陶瓷。研究了烧结温度、助剂含量对烧结后的产物的影响;测试了多孔Si2N2O陶瓷的力学性能、介电性能和抗氧化性能。结果表明：烧结温度过高或助剂含量过高都会导致Si2N2O相的分解;助剂含量对Si2N2O陶瓷微观组织产生明显的影响,随着助剂含量的增多,其显微结构由细小层片状过渡到板状晶粒再到短纤维搭接的板状晶粒结构,所制备的Si2N2O陶瓷比Si3N4陶瓷具有更优异的性能,抗弯强度为220 MPa,介电常数ε为4.1,介电损耗tanδ〈0.005。1 400℃氧化10 h,Si2N2O与Si3N4的质量增量分别为0.6%与2.1%。     

放电等离子体烧结Si_3N_4-BN复合陶瓷性能研究

以Si3N4和BN粉末为原料,Si3N4-BN复合粉末中BN的体积分数分别选定为10%、20%和30%,采用质量分数为2%的Al2O3和6%的Y2O3作为烧结助剂,分别在1500、1600和1650℃,压力50 MPa,保温5 min的条件下,采用放电等离子体烧结法制备了致密Si3N4-BN复合陶瓷。XRD结果和SEM分析表明:当煅烧温度为1650℃时,复合陶瓷中的α-Si3N4已完全转变为β-Si3N4;BN的加入抑制了复合陶瓷中Si3N4晶粒的生长而使结构细化;复合陶瓷的维氏硬度和断裂韧性随BN含量的增加而逐渐降低。     

氧化物多孔陶瓷研究新进展

主要从原料、添加剂的选择,以及烧结温度、保温时间与制品性能(气孔率、体积密度、抗压强度、抗弯强度等)的相关性等方面,介绍了常见单相氧化物(Al2O3、Si O2、Zr O2、Al6Si2O13、Mg2A14Si5O18、Mg2Si O4)多孔陶瓷及Al2O3基和Al6Si2O13(莫来石)基复合多孔陶瓷的最新研究现状,并介绍了其基本性质和用途,同时指出了氧化物多孔陶瓷制备过程中存在的问题,并展望了未来发展趋势。     

制备工艺对多孔Si_3N_4陶瓷介电性能的影响(英文)

采用添加成孔剂和冰冻-干燥法制备具有不同气孔率(30%～60%)的多孔Si3N4陶瓷,研究了不同制备工艺对多孔Si3N4陶瓷介电性能的影响.结果表明:不同的成型工艺制备出具有不同孔分布的氮化硅多孔陶瓷,添加成孔剂制备的多孔陶瓷具有较大的孔,洞分布在致密的基体上:冰冻-干燥法制备的多孔陶瓷具有复合孔分布.对样品的介电特性的研究表明,随着样品的气孔率增加,其介电常数和介电损耗减小;添加成孔剂制各样品的介电常数小于冰冻-干燥法制备样品,而其介电损耗较大,多孔Si3N4陶瓷的介电常数和介电损耗分别在5.21～2.91和9.6×10-3～2.92×10-3范围内变化.     

稀土氧化物对Si3N4陶瓷力学性能和显微组织的影响

采用常压烧结工艺制备了Si3N4-Y2O3-La2O3陶瓷,并对Si3N4陶瓷的力学性能、相组成和显微组织进行了分析和讨论。结果表明:添加4%Y2O3～4%La2O3的复合稀土氧化物后,Si3N4陶瓷呈长柱状的β-Si3N4晶粒,抗弯强度为960MPa,断裂韧性为7.5MPa.m1/2,具有较好的力学性能。     

(Mg1–xCax)2Al4Si5O18陶瓷的相演变与微波介电性能

采用固相烧结反应法制备(Mg1–x,Cax)2Al4Si5O18陶瓷。XRD测试结果表明:0≤x<0.2时,陶瓷以(Mg,Ca)2Al4Si5O18堇青石单一相固溶体形式存在;0.2≤x<0.8时,陶瓷以Mg2Al4Si5O18/CaAl2Si2O8两相复合形式存在;0.8≤x<1.0时,陶瓷以单一相(Ca,Mg)Al2Si2O8固溶体形式存在。SEM结果显示:Ca2+掺杂可以有效地降低堇青石陶瓷的气孔率与微裂纹,并能有效地控制Mg2Al4Si5O18/CaAl2Si2O8复相陶瓷的颗粒分布与晶粒尺寸。微波介电性能测试结果表明:0≤x≤0.4时,(Mg1–xCax)2Al4Si5O18陶瓷介电常数εr为7.0左右;0.6≤x≤1.0时,εr从7.0增加到8.6,然后又降低到6.9。随着x增加,品质因数Qf值从24100GHz降低到4400GHz。但是,在x=0.6时,由于[Si,AlO4]四面体中Al/Si原子排列的有序化,(Mg0.4,Ca0.6)2Al4Si5O18陶瓷Qf值(Qf=5500GHz)比两侧x值成分点Qf值有较大提高。(Mg1–x,Cax)2Al4Si5O18陶瓷谐振频率温度系数在整个x值范围内保持在–20×10–6～–35×10–6℃–1。     

烧结助剂对多孔氮化硅陶瓷的力学性能及介电性能的影响

通过添加烧结助剂,采用常压烧结工艺制备出不同气孔率(19%～54%)的氮化硅陶瓷.采用Archimedes法、三点弯曲法和Vickers硬度测试法测量了材料的密度、气孔率、抗弯强度及硬度.用X射线衍射及扫描电镜检测了相组成和显微结构.用谐振腔法测试了氮化硅陶瓷在10.2 GHz的介电特性.结果表明:材料具有优良的介电性能.随着烧结助剂的减少,样品中气孔率增加,力学性能有所下降,介电常数和介电损耗降低.添加Lu2O3所制备的氮化硅陶瓷的力学性能和介电性能优于添加Eu2O3或Y2O3制备的氮化硅陶瓷.当气孔率高于50%时,多孔氮化硅陶瓷(添加入5%的Y2O3或Lu2O3,或Eu2O3,质量分数)的抗弯强度可达170 MPa,介电常数为3.0～3.2,介电损耗为0.000 6～0.002.     

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.     

Effect of Porosity and Microstructure on the Strength of Si3N4: Designed Microstructure for High Strength, High Thermal Shock Resistance, and Facile Machining

The flexural strength of porous Si₃N₄ ceramics with a variety of microstructures and porosities were evaluated, and the effect of microstructure on the flexural strength was investigated to obtain machinable Si₃N₄ ceramics having both high strength and high thermal shock resistance. Porous Si₃N₄ having three types of microstructure, consisting of (1) only spherical grains, (2) combinations of spherical and columnar grains, and (3) only columnar β-grains connected randomly in three dimensions, were readied as specimens. Their mean pore diameters and porosities were 0.2 to 0.3 μm and 8% to 59%, respectively. The flexural strength of the porous Si3N4 (3) was much larger than that of the porous Si3N4 having the other microstructures, and the maximum flexural strength was 455 MPa at a porosity of 38.3%. The thermal shock resistance (ΔT), which was determined by a water quench test, of porous Si₃N₄ with such microstructure and a porosity of 50% was 980 K. All of the porous Si₃N₄ (3) was easily machined with cemented carbide drills.     

短链两亲分子活性剂制备氮化硅泡沫陶瓷

采用直接起泡法制备氮化硅泡沫陶瓷,研究了长链表面活性剂与短链两亲分子活性剂对泡沫稳定性的影响,分析了Si3N4泡沫陶瓷的微观结构。结果表明：与长链表面活性剂稳定的泡沫相比,短链两亲分子稳定的泡沫稳定性较好,泡体呈现球形或椭球形。通过控制发泡工艺制备出气孔尺寸分布均匀的开孔和闭孔两种不同孔结构的多孔氮化硅泡沫陶瓷,闭孔氮化硅泡沫陶瓷的气孔率和抗弯强度分别为40%和106MPa;开孔氮化硅泡沫陶瓷的气孔率和抗弯强度分别为80%和28MPa。     

Effects of N2 pressure and Si particle size on mechanical properties of porous Si3N4 ceramics prepared via SHS

Porous silicon nitride ceramics with high flexural strength and high porosity were directly fabricated by self-propagating high temperature synthesis (SHS). The effects of N₂ pressure and Si particle size on the phase composition, microstructure, and mechanical property were investigated. N₂ influences not only the thermodynamics but also the kinetics of the SHS as initial reactant. Flexural strength ranged between 67 MPa and 134 MPa with increasing N₂ pressure. On the other hand, flexural strength ranged from 213 MPa to 102 MPa with different Si particle sizes. This plays an important role on the final diameter and length of β-Si₃N₄ grains and the formation mechanism of porous Si₃N₄ ceramics.     

BN／Al2O3／环氧树脂导热复合材料的制备与性能

分别采用氮化硼（BN）、氧化铝（Al2O3）和复配BN／Al2O3作为导热填料制备环氧树脂导热复合材料。结果表明,环氧树脂热导率随导热填料用量的增加而增大;同等用量下,BN／Al2O3／环氧树脂复合材料的导热性能均优于BN／环氧树脂和Al2O3／环氧树脂。当BN／Al2O3质量分4~50％[m（BN）／m（Al2O3）=3／1J,复合材料热导率为08194W／mK。此外,随BN／Al2O3用量的增加,环氧树脂的介电常数和介电损耗角正切增加,而弯曲强度和冲击强度则先增加后降低。     

反应烧结制备多孔β-sialon/Si_3N_4陶瓷

以Si粉和Al2O3空心球为原料,采用反应烧结后高温烧结法制备了多孔β-sialon/Si3N4陶瓷。X射线衍射结果表明:在0.25MPa的氮气压力下于1300℃反应烧结2h后在0.25MPa的氮气压力下1700℃及1750℃高温烧结2h,制备的样品的组成为β-sialon(Si6-zAlzOzN8-z,z=3)及β-Si3N4,随着烧结温度由1700℃升高至1750℃,β-sialon的相对质量分数由29.9%增加至56.8%。场发射扫描电镜观察结果表明:1750℃高温烧结样品的显微结构由大孔β-sialon及疏松的β-Si3N4基体组成。1750℃高温烧结后,样品的气孔率为28%,抗弯强度为92.5MPa。     

Dielectric and mechanical properties of porous Si3N4 ceramics prepared via low temperature sintering

Borophosphosilicate bonded porous silicon nitride (Si₃N₄) ceramics were fabricated in air using a conventional ceramic process. The porous Si₃N₄ ceramics sintered at 1000–1200 °C shows a relatively high flexural strength and good dielectric properties. The influence of the sintering temperature and contents of additives on the flexural strength and dielectric properties of porous Si₃N₄ ceramics were investigated. Porous Si₃N₄ ceramics with a porosity of 30–55%, flexural strength of 40–130 MPa, as well as low dielectric constant of 3.5–4.6 were obtained.