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高导热氮化硅陶瓷材料的研究进展

原料粉体的影响

原料粉体是影响陶瓷物理、力学性能的关键因素，特别是对于高导热氮化硅陶瓷，原料粉体的纯度、粒度、物相会对氮化硅的热导率、力学性能产生重要影响。由于氮化硅的传热机制为声子传热，当晶格完整无缺陷时，声子的平均自由程越大，热导率越高，而晶格中的氧往往伴随着空位、位错等结构缺陷，显着地降低了声子的平均自由程，导致热导率降低。

因此降低晶格氧含量是提高氮化硅热导率的关键，而控制原料粉体中的氧含量则是降低晶格氧含量的有效手段。在高导热氮化硅陶瓷的制备过程中，初始原料粉体分为硅粉体系和氮化硅粉体系。其中，以硅粉作为原料粉体的优势是硅粉纯度高，往往达到99.99％以上，粉体颗粒表面氧含量极低，这是氮化硅原料粉很难达到的。

焙烧过程对氮化硅陶瓷的性能有重要影响，作为非氧化物陶瓷，Si3N4是扩散系数低且难以烧结的共价键结合的化合物，通常通过添加烧结助剂，例如MgO，Y2O3.Al2O3.AlN等，在高温下形成液相，加压(热压，大气压或热等静压)或化学反应以促进烧结，反应烧结方法简单，烧结收缩小，成本低。适用于制造结构复杂，尺寸精度高，耐高温，耐腐蚀和电绝缘的结构零件，但机械性能较差，可以通过重新结合来改善氮化硅陶瓷的性能。说到氮化硅陶瓷，相信许多消费者来说对这个你越来说是比较陌生的。近年来随着我国科技的不断提高，我们日常生活中所使用的材料也在发生着更新换代。氮化硅陶瓷，它是一种新型的高科技陶瓷，有着诸多的性能特点，而且非常容易加工，外观效果看起来也非常优美，得到了现在陶瓷行业的青睐。

由于氮化硅与碳化硅、氧化铝、二氧化钍、氮化硼等能形成很强的结合，所以可用作结合材料，以不同配比进行改性。

此外，氮化硅还能应用到太阳能电池中。用PECVD法镀氮化硅膜后，不但能作为减反射膜可减小入射光的反射，而且，在氮化硅薄膜的沉积过程中，反应产物氢原子进入氮化硅薄膜以及硅片内，起到了钝化缺陷的作用。这里的氮化硅氮硅原子数目比并不是严格的4:3，而是根据工艺条件的不同而在一定范围内波动，不同的原子比例对应的薄膜的物理性质有所不同。

用于超高温燃气透平，飞机引擎，电炉等。