张叶, 曾宇平

自蔓延高温合成氮化硅多孔陶瓷的研究进展

张叶1,2, 曾宇平1

(1. 中国科学院 上海硅酸盐研究所 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050; 2. 中国科学院大学 材料科学与光电工程中心, 北京 100049)

多孔氮化硅陶瓷兼具有高气孔率和陶瓷的优异性能, 在吸声减震、过滤等领域具有非常广泛的应用。然而, 目前常规的制备方法如气压/常压烧结、反应烧结–重烧结以及碳热还原烧结存在烧结时间长、能耗高、设备要求高等不足, 导致多孔Si3N4陶瓷的制备成本居高不下。因此, 探索新的快速、低成本的制备方法具有重要意义。近年来, 采用自蔓延高温合成法直接制备多孔氮化硅陶瓷展现出巨大潜力, 其可以利用Si粉氮化的剧烈放热同时完成多孔氮化硅陶瓷的烧结。本文综述了自蔓延反应的引发以及所制备多孔氮化硅陶瓷的微观形貌、力学性能和可靠性。通过组分设计和工艺优化, 可以制备得到氮化完全、晶粒发育良好、力学性能与可靠性优异的多孔氮化硅陶瓷。此外还综述了自蔓延合成多孔Si3N4陶瓷晶界相性质与高温力学性能之间的关系, 最后展望了自蔓延高温合成多孔Si3N4陶瓷的发展方向。

自蔓延高温合成; 氮化硅; 微观形貌; 力学性能; 综述

作为一种先进的无机材料, 氮化硅陶瓷具有优异的机械性能、热稳定性、耐磨性以及耐腐蚀性, 能够广泛应用于航空航天、机械、电子电力、化工和智能制造等领域[1-7]。多孔氮化硅陶瓷由于引入气孔而具有低密度、低热导、优异的渗透蒸发性能以及对电磁波的良好透过性。……