论文题目: 氮化硅复相陶瓷材料的制备与性能研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料学
作者: 姜淼
导师: 侯峰
关键词: 氮化硅,堇青石,锂辉石,复相材料
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本论文以氮化硅在天线罩材料上的应用为背景,研究了堇青石和锂辉石作为烧结助剂在氮化硅材料烧结过程的作用,探讨了烧结机理。通过材料力学性能和介电性能的表征,证明复合烧结助剂更有利于促进材料低温烧结。分别通过Sol-gel法和固相法,在1250°C烧结制备得到堇青石粉体。将按照3:7的比例混合的堇青石和氮化硅复合粉体成型、烧结。在1350°C到1515°C的烧结温度范围获得结构富含大量微孔的复相陶瓷材料。材料主晶相为Si2N2O,经研究认为是Si3N4、SiO2、Si2N2O在高温综合作用的结果。Sol-gel法堇青石作为烧结助剂的样品在烧成过程中以蒸发-凝聚传质为主,抗弯强度很低。而固相法堇青石作为烧结助剂的样品以溶解-沉淀为主要传质机理,在1490°C烧成后保持了一定的强度（147.09MPa）,同时可以获得较好的介电性能(ε=5.174,tgδ=1.340×10-2)。在研究堇青石的基础上,通过Sol-gel法和固相法,在1200°C煅烧,制备得到锂辉石粉体。按照不同的比例混合堇青石和锂辉石为复合烧结助剂,与氮化硅复合粉体混合、成型、烧结。Sol-gel法锂辉石作为烧结助剂没有对材料介电性能产生明显改善,烧结后的样品抗弯强度很低。固相法锂辉石与堇青石作为复合助剂的材料经烧结后比堇青石单一助剂更加明显的降低了材料烧结温度,烧结后强度明显提高。但是烧结温度继续升高会引起强度的下降,证明锂辉石一方面可以降低烧结温度,实现较致密的烧结;另一方面随着温度的继续升高,锂辉石的玻璃相大量析出,会导致材料力学性能降低。经过比较,认为堇青石与锂辉石比例为2:1的复合烧结助剂,在1390°C烧结后ε=4.103,tgδ=2.641×10-2,抗弯强度为129.77MPa,基本满足了材料的应用。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 透波天线罩材料
1.1.1 透波天线罩材料的性能要求
1.1.2 透波天线罩材料的研究现状
1.1.2.1 国内外天线罩材料的研究历史
1.1.2.2 国内外以氮化硅基天线罩材料研究现状
1.2 氮化硅材料的基本性质和应用
1.2.1 氮化硅的化学结构
1.2.2 氮化硅晶体的物理和化学性质
1.2.3 氮化硅材料的机械性能和电学性能
1.2.4 氮化硅材料的应用
1.3 氮化硅材料的烧结
1.3.1 添加剂对氮化硅致密化的作用
1.3.2 氮化硅烧结添加剂的发展
1.3.3 液相烧结中影响瓷体力学性能的因素
1.4 无压烧结氮化硅
1.4.1 无压烧结氮化硅
1.4.2 无压烧结氮化硅的动力学
1.5 复相材料的发展现状
1.5.1 堇青石概况
1.5.1.1 堇青石的晶体结构
1.5.1.2 堇青石的应用
1.5.2 锂辉石概况
1.5.2.1 锂辉石的晶体结构
1.5.2.2 锂辉石在陶瓷工业中的应用现况和前景
1.5.2.3 锂辉石作为烧结助剂的表现
1.6 课题的提出
第二章 实验过程
2.1 实验原料及产地
2.2 实验设备
2.3 实验过程
2.3.1 堇青石和锂辉石的制备
2.3.1.1 固相法堇青石和锂辉石的制备
2.3.1.2 Sol-gel 法堇青石和锂辉石的制备
2.4 测试方法
第三章 氮化硅－堇青石复相材料的研究
3.1 引言
3.2 结果与讨论
3.2.1 Sol-gel 法合成堇青石制备复相材料
3.2.1.1 Sol-gel 法制备堇青石粉体
3.2.1.2 纳米氮化硅粉体的引入
3.2.1.3 复相材料的晶相和微结构
3.2.2 固相法合成堇青石制备复相材料
3.2.2.1 固相法制备堇青石粉体
3.2.2.2 复相材料的晶相和微结构
3.2.3 复相材料的性能
3.2.3.1 复相材料的介电性能
3.2.3.2 复相材料的力学性能
3.3 小结
第四章 氮化硅－堇青石－锂辉石复相材料的研究
4.1 引言
4.2 结果与讨论
4.2.1 Sol-gel 法合成锂辉石制备复相材料
4.2.1.1 Sol-gel 法制备锂辉石粉体
4.2.1.2 氮化硅－堇青石－锂辉石复相材料的烧结
4.2.2 固相法合成锂辉石制备复相材料
4.2.2.1 固相法锂辉石晶相的合成
4.2.3 复相材料的性能
4.2.3.1 复相材料的介电性能
4.2.3.2 复相材料的力学性能
4.3 小结
第五章 结论
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢
发布时间: 2007-04-17