自蔓延合成氮化硅基多孔陶瓷的研究

来源 :中国科学院上海硅酸盐研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lilianmm
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利用自蔓延高温合成(SHS)方法制备高性能的多孔陶瓷材料是近年来国内外研究的一个热点.该文采用该方法制备了氮化硅基多孔陶瓷,并研究了其中的工艺和理论问题.首先,以商用硅粉和氮化硅粉为主要原料,通过调整组分和工艺条件,合成出了高气孔率,强度适中的多孔氮化硅材料.研究和探讨了自蔓延合成氮化硅基多孔陶瓷反应过程中的物理化学变化,分析了原料组分和工艺参数对反应过程以及最终产物的形貌和性能的具体影响.通过"淬熄"法,研究了不同反应阶段可能的物理化学反应,探讨了自蔓延过程中β-Si<,3>N<,4>棒晶的生长机理,并建立了反应模型.棒晶生长分为三个阶段:成核反应阶段,快速生长阶段和棒晶发育阶段.其次,为减少宏观裂纹的出现,并进一步提高材料的介电性能,利用BN部分替代α-Si<,3>N<,4>稀释剂,合成了Si<,3>N<,4>-BN复合多孔材料.分析了添加BN对产物的显微形貌和性能的影响.研究了Si<,3>N<,4>-BN复合多孔材料在酸、碱溶液中的腐蚀行为,分析了腐蚀机理.由于具有较高的气孔率,Si<,3>N<,4>-BN复合多孔材料达到腐蚀平衡所需时间短,反应控制腐蚀阶段时间短.随温度的提高,材料的抗腐蚀性有所下降.为了进一步提高材料的强度,研究了玻璃添加剂对自蔓延合成氮化硅基多孔陶瓷的影响.对于没有BN添加的样品,玻璃的加入会一定程度上阻碍棒晶的形成,降低了气孔率,提高强度.玻璃的最佳含量约为2wt%.对于同时添加BN和玻璃的样品,随着玻璃含量的增加,气孔率下降,强度提高.原因是BN的加入使反应平稳,玻璃可以均匀分布,有利于强度的提高.
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