氮化硅陶瓷材料的制备与性能研究

发布时间：2023-04-01 09:48

　　具有棒状晶粒组成的双峰微观结构的Si₃N₄陶瓷其抗弯曲强度可超过1 GPa,但其导热率仅有50 W/m/K,这限制了进一步的应用发展;若采用合适的制备工艺可获得高取向的氮化硅陶瓷,从而改善其导热性能。本文以α-Si₃N₄的粉体为原料,添加少量β-Si₃N₄作为晶种,采用干压成型与流延成型两种工艺,在1800℃、30 MPa条件下保温保压1 h进行热压烧结制备Si₃N₄陶瓷材料。研究了材料的力学性能、抗氧化性能、导热性能等,利用现代分析手段观察了材料的物相组成和显微结构。采用干压成型-热压烧结工艺制备了两种陶瓷材料,组成成分为α-Si₃N₄、β-Si₃N₄和烧结助剂Y₂O₃,其质量比例分别为95:0:5和90:5:5,标记为SY-1和SY-2。室温下,SY-1和SY-2的弯曲强度分别为...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 氮化硅的性质
    1.3 氮化硅陶瓷的热导性能研究及进展
        1.3.1 陶瓷导热理论基础
        1.3.2 氮化硅陶瓷热导率的影响因素
        1.3.3 氮化硅陶瓷的烧结工艺
    1.4 陶瓷材料的取向性研究
        1.4.1 挤压成型
        1.4.2 流延成型
        1.4.3 热压成型
    1.5 本课题的研究内容
        1.5.1 本课题的主要研究内容
        1.5.2 本课题的创新点
第二章 氮化硅陶瓷的制备和实验方法
    2.1 实验原料及设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验设备
    2.2 氮化硅陶瓷的制备
        2.2.1 氮化硅陶瓷的干压成型工艺
        2.2.2 氮化硅陶瓷的流延成型工艺
    2.3 氮化硅陶瓷的测试与表征
        2.3.1 密度
        2.3.2 硬度
        2.3.3 力学性能测试
        2.3.4 导热性能的测试
        2.3.5 抗氧化性能测试
    2.4 微观组织结构分析方法
第三章 干压成型氮化硅陶瓷的制备及性能研究
    3.1 干压成型氮化硅陶瓷的物理性能
    3.2 干压成型氮化硅陶瓷的力学性能
    3.3 干压成型氮化硅陶瓷的导热性能
        3.3.1 干压成型氮化硅陶瓷的热扩散系数
        3.3.2 干压成型氮化硅陶瓷的热容
        3.3.3 干压成型氮化硅陶瓷的热导率
        3.3.4 干压成型氮化硅陶瓷的微观组织
    3.4 本章小结
第四章 流延成型氮化硅陶瓷的工艺研究
    4.1 流延成型氮化硅陶瓷的流延工艺条件的研究
        4.1.1 球磨时间与球磨转速对流延效果的影响
        4.1.2 干燥环境对流延效果的影响
        4.1.3 粘结剂含量对流延效果的影响
        4.1.4 搅拌时间对流延效果的影响
    4.2 流延片脱脂工艺的研究
    4.3 本章小结
第五章 流延成型氮化硅陶瓷的性能研究
    5.1 流延成型氮化硅陶瓷的物理性能
    5.2 流延成型氮化硅陶瓷的力学性能
    5.3 流延成型氮化硅陶瓷的导热性能
    5.4 流延成型氮化硅陶瓷的抗氧化性能
        5.4.1 流延成型氮化硅陶瓷的氧化增重
        5.4.2 流延成型氮化硅陶瓷的微观结构
        5.4.3 流延成型氮化硅陶瓷氧化后的力学性能
        5.4.4 流延成型氮化硅陶瓷氧化后的导热性能
    5.5 本章小结
第六章 结论
参考文献
在读期间公开发表的论文
致谢



本文编号：3776916