本文關鍵詞：氮化硅基多孔陶瓷的制備及性能研究

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【摘要】：多孔氮化硅陶瓷是近年來新開發(fā)的一種結構功能一體化新型陶瓷材料,因其優(yōu)異的物理性能和廣闊的應用前景,受到了國內(nèi)外相關學者的重點關注。本論文研究了直接氮化法制備氮化硅粉末,碳熱還原反應-常壓燒結法制備氮化硅陶瓷工藝,考察了燒結制度、粉料配比以及膠黏劑種類等因素對多孔氮化硅陶瓷的制備的影響。采用直接氮化法制備高純度氮化硅細粉,結合熱力學分析和TG-DTA分析得出直接氮化法反應機理,反應屬于放熱反應,吉布斯自由能在1400℃時小于0,屬于自發(fā)反應,利用XRD、SEM以及粒徑分析進行了表征。結果表明:制得的多孔氮化硅主要由不規(guī)則的α-Si_3N_4晶粒交錯搭接形成,產(chǎn)物晶粒細小,組織分布均勻,晶粒結合較為緊密,其粒徑均勻,D_(50)為6.59μm。采用碳熱還原-常壓燒結法制備多孔氮化硅陶瓷材料,結合熱力學分析、TG-DTA結果得出:碳熱還原反應屬于吸熱反應,其吉布斯自由能隨溫度升高而降低,反應起始溫度為1472℃。利用XRD、SEM以及MIP進行了表征,結果表明:制得的多孔氮化硅陶瓷主要由長柱狀β-Si_3N_4晶粒交錯搭接形成;1200℃預燒結制度有利于β-Si_3N_4晶粒的發(fā)育和成型,產(chǎn)物長徑比較大,組織分布均勻,晶粒結合較為緊密,其內(nèi)部具備大量不規(guī)則孔隙結構,孔容為0.554 m L·g~(-1),氣孔率為48.04%。改變反應物配比制備多孔氮化硅陶瓷,TG-DTA、XRD、SEM以及MIP結果表明:制得的氮化硅主要以長柱狀β-Si_3N_4晶粒為主,添加50wt.%α-Si_3N_4的原料配比有利于β-Si_3N_4晶型的發(fā)育和成型,其產(chǎn)物的β-Si_3N_4晶粒均勻,長徑比較高,孔隙分布均勻,晶粒結合緊密。膠黏劑的種類對碳熱還原-常壓燒結產(chǎn)物沒有影響。PVA相對于CMC更能促進晶粒的成長,添加PVA后得到的β-Si_3N_4的長徑比更大,孔容、孔徑、比表面積以及氣孔率都變小,晶粒結合更為緊密,其孔容為0.142 m L·g~(-1),氣孔率為22.35%。通過改變膠黏劑可以達到控制氣孔率的目的。
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1

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