氮化硅
氮化硅陶瓷
由于氮化硅陶瓷脆性大，而金属材料具有优良的室温强度和延展性， 所以将氮化硅陶瓷和金属材料结合，可以制造出满足要求的复杂构件。
其他氮化物结构陶瓷
氮化铝（AlN）陶瓷 熔点：2450℃
•
AlN陶瓷具有高导热性、高强度、高 Leabharlann 热性；机械性能好，耐腐蚀，透光性强
等； • 可以作为散热片；熔融金属用 坩埚、保护管、耐热转等；
来，晶须补强陶瓷基复合材料也一直是人们研究的热点，并取得了不少积
极的研究成果，其中SiC晶须是复合材料中主要应用的晶须，研究发现
Si3N4经SiC晶须强化可大大提高强度和韧性
层状结构复合增韧
近年来，国内外学者从生物界得到启示：贝壳具有的层状结构可以产 生较大的韧性。目前，国内外已有人开始了层状复合材料的探索性研究。 Sajgalik等研究了不同显微结构或不同组成材料构成的多层Si3N4基复合材 料，发现多层材料的强度及韧性都较单相材料高，并表现出准塑性现象； 郭海制备了高韧性的层状Si3N4基复合材料，主层内加入一定量的SiC晶须， 产生两级增韧效果，层状氮化硅陶瓷的断裂韧性显著提高。
•
特别是作为耐热砖应用时，因其
在特殊气氛中的耐热性能优异，所以 常用作2000℃左右的非氧化性电炉的
AlN陶瓷基板-LED用高热导氮 化铝材料
衬材材料。
氮化硼（BN）陶瓷
氮化硼陶瓷是一种以氮化硼为主的陶瓷。具有优良的电绝缘性、 耐热性、耐腐蚀性。高导热性，能吸收中子，高温润滑性和机械加
工性好，是发展较快，应用较广的一种氮化物陶瓷。
TiN还具有良好的导电性，常用作熔盐电解的电极材料。还具有较
高的超导临界温度，是一种优良的超导材料。
15 16
• 化学稳定性：硅氮共价键结合，键能很高，生成焓很高， 形成稳定的化合物（抗氧化性，抗腐蚀性）
氮化硅负极
氮化硅负极氮化硅（Si3N4）是一种重要的材料，被广泛应用于电池、半导体器件、磁性材料等领域。
作为一种负极材料，氮化硅在高性能电池中发挥着重要的作用。
氮化硅具有优异的化学稳定性和电化学性能。
相比于传统的石墨负极材料，氮化硅可以提供更高的比容量和更长的循环寿命。
这得益于氮化硅的特殊结构和化学稳定性。
氮化硅是由氮原子和硅原子构成的，其结构稳定且不易发生化学反应。
这使得氮化硅在充放电过程中不易发生结构变化，从而保持了较高的电化学性能。
氮化硅具有较高的离子导电性能。
在电池中，离子在正负极之间的迁移是电池的基本工作原理。
氮化硅由于其独特的结构和成分，具有较高的离子迁移速率和较低的内阻。
这使得电池可以更快地充放电，提高了电池的能量密度和功率密度。
氮化硅还具有良好的机械性能和热稳定性。
在电池中，负极材料需要能够承受反复的膨胀和收缩，而不会出现结构破坏或松动。
氮化硅具有较高的抗膨胀性和机械强度，能够有效地抵御电池循环过程中的应力和变形。
总的来说，氮化硅作为一种负极材料，在高性能电池中具有广阔的应用前景。
它的优异性能和稳定性使得电池可以具备更高的能量密度、更长的循环寿命和更快的充放电速率。
随着电池技术的不断发展和应用的扩大，氮化硅负极将在电池领域发挥越来越重要的作用。
然而，目前氮化硅负极材料的制备和应用仍面临一些挑战。
首先，氮化硅的制备工艺相对复杂，需要高温和高压的条件。
其次，氮化硅的成本相对较高，限制了其大规模应用。
此外，氮化硅的导电性能还有待进一步提高，以满足电池对高功率输出的需求。
为了克服这些挑战，科研人员正在不断探索氮化硅负极材料的制备方法和性能调控策略。
他们通过改变材料的成分、结构和微观形貌，来提高氮化硅的性能。
同时，他们还研究了氮化硅与其他材料的复合应用，以进一步提高电池的性能和稳定性。
氮化硅作为一种负极材料，在电池领域具有广泛的应用前景。
它的优异性能和稳定性使得电池可以具备更高的能量密度、更长的循环寿命和更快的充放电速率。
氮化硅制备方法
氮化硅制备方法以氮化硅制备方法为标题，本文将介绍氮化硅的制备方法，包括热分解法、气相沉积法和溶胶-凝胶法。
一、热分解法热分解法是制备氮化硅的一种常用方法。
该方法通过将硅和氮气在高温下反应生成氮化硅。
具体步骤如下：1. 准备硅粉和氮气。
2. 将硅粉放入加热炉中，加热至高温（通常在1400℃以上）。
3. 同时向加热炉中通入氮气，并保持一定的压力和流量。
4. 在高温下，硅粉和氮气发生反应，生成氮化硅。
5. 冷却后，取出产物，经过进一步的处理和研磨，得到所需的氮化硅。
热分解法制备氮化硅的优点是制备过程简单，产物纯度高。
然而，该方法需要高温条件，且反应速度较慢。
二、气相沉积法气相沉积法是另一种常用的氮化硅制备方法。
该方法通过将硅源和氮源在气相中反应生成氮化硅。
具体步骤如下：1. 准备硅源和氮源，如氮气和硅烷。
2. 将硅源和氮源分别通过气体进料系统引入反应室中。
3. 在反应室中，控制反应温度和压力，使硅源和氮源发生反应。
4. 反应生成的氮化硅沉积在基底表面，形成薄膜。
5. 经过冷却和处理，得到所需的氮化硅薄膜。
气相沉积法制备氮化硅的优点是可以在较低温度下进行，且可以控制薄膜的厚度和质量。
然而，该方法需要气体进料系统和反应室等设备，成本较高。
三、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备氮化硅陶瓷材料的方法。
该方法通过溶胶的形成和凝胶的固化制备氮化硅。
具体步骤如下：1. 准备硅源和氮源，如硅酸乙酯和氨水。
2. 将硅源溶解在溶剂中，形成溶胶。
3. 同时将氮源加入溶胶中，使硅源和氮源发生反应。
4. 溶胶经过一定时间的搅拌和静置，形成凝胶。
5. 将凝胶进行干燥和煅烧，得到所需的氮化硅陶瓷材料。
溶胶-凝胶法制备氮化硅的优点是制备过程简单，可以得到高纯度的氮化硅陶瓷材料。
然而，该方法需要较长的制备时间，并且对溶剂的选择和处理要求较高。
总结起来，热分解法、气相沉积法和溶胶-凝胶法是常用的氮化硅制备方法。
不同方法有各自的优缺点，选择适合的制备方法可以得到所需的氮化硅材料。
氮化硅材料的性质及其在电子行业的应用
氮化硅材料的性质及其在电子行业的应用作为一种重要的材料，氮化硅材料在现代电子行业应用广泛。
那么氮化硅材料的性质到底如何，它有哪些优势和应用呢？接下来，本文将着重探讨氮化硅材料的性质及其在电子行业的应用。
一、氮化硅材料的性质氮化硅材料具有一系列独特的性质，下面，我们就来一一介绍。
1. 良好的导热性能：氮化硅材料的导热系数很高，是铜的三倍以上，而且随着温度的升高，其导热系数还会增加，因此氮化硅材料非常适合用作高功率电子器件的散热材料。
2. 超高强度：氮化硅材料的强度比很多传统材料都要高，它在高温和高压下仍然能够保持一定的强度，而且还具有良好的耐腐蚀性能。
3. 很强的耐磨性：氮化硅材料的硬度比钢还要高，因此它可以很好地抵抗磨损和刮擦，使其广泛应用在机械加工领域。
4. 特殊的光学特性：氮化硅材料可以实现透明或半透明，而且它的光学性能比玻璃、陶瓷等材料都要好。
5. 很强的化学惰性：氮化硅材料能够很好地抵抗介质的侵蚀，因此它非常适合在腐蚀性或黏附性介质的环境下使用。
二、氮化硅材料在电子行业的应用由于氮化硅材料的一系列优异性能，它在电子行业有着广泛的应用。
下面，我们针对具体的应用来谈一谈。
1. 氮化硅散热片氮化硅散热片是氮化硅材料的应用之一。
由于氮化硅的导热性和耐高温性，它被广泛地应用在高功率半导体器件中，如功率场效应晶体管、光电器件等。
这些器件在工作时会产生大量的热量，会导致温度过高而影响器件的性能，因此需要保持其温度在可承受的范围内。
氮化硅散热片正是能够很好的解决这一问题。
2. 氮化硅晶体氮化硅晶体被广泛应用于LED照明系统、射频功率放大器、微波电路和太阳能电池等领域。
由于氮化硅晶体具有极高的热导率和热容量，可以很好地控制器件的温度，同时也使其具有很高的稳定性和可靠性。
3. 氮化硅纳米管氮化硅纳米管是材料领域最新的研究热点之一，它的应用主要在纳米电子器件、电池技术和生物医学等领域。
由于氮化硅材料的硬度比其他半导体材料都强，所以制成的氮化硅纳米管具有更高的强度和稳定性，可以用来设计更加高效的电子器件，也可以应用于生物医学器械中。
氮化硅晶体类型
氮化硅晶体类型
1 什么是氮化硅晶体
氮化硅晶体是由硅铝酸盐、氮化物和其他氧化物制成的半导体材料。
它从性质上来说，是具有电子-空穴对和介质之间的电活性的材料。
氮化硅晶体主要用于太阳能电池的制造，也可以用于其他电子设备的
制造。
2 氮化硅晶体的类型
氮化硅晶体有多种类型，其中主要有：
1. 聚碘氮化硅晶体:它是由一层钙钛矿晶体搭配聚碘氮化硅和一
层氮化硅组成的；
2. 微孔式氮化硅晶体:它是由氮化硅组成的，有微小的孔隙或小洞，能够有效地吸收所有介质；
3. 高折射氮化硅晶体:它是由高折射率的氮化硅组成的，具有高
折射率和耐热性。
4. 聚合物氮化硅晶体:它是由一层氮化硅和一层聚合物组成的，
有高折射率和良好的可折射性能。
3 氮化硅晶体的优点
氮化硅晶体的最大优点就是具有高储能效率、低损耗、高效率和
卓越的抗紫外线性能。
另外，氮化硅晶体具有电阻率低、应变小、导
电能力高、延迟小以及可折射圆柱等特点。
最后，氮化硅晶体还具有耐酸碱性能优越、耐腐蚀性能良好等特点，是一种晶体半导体材料，能够有效地发挥出完美的晶体特性，满足应用的要求。
4 氮化硅晶体的应用
氮化硅晶体广泛应用于太阳能电池的制造，可以有效地把光能转换为电能，使太阳能电池具有更高的效率，更长的寿命，更高的可靠性。
此外，氮化硅晶体也应用于其他电子设备的制造，如显示器、打印机、电池等，能够提供高效率和高可靠性的驱动信号，满足电子设备的要求。
氮化硅与硅的热光系数
氮化硅与硅的热光系数引言：在现代科技领域中，材料的热光系数是一个重要的参数。
热光系数可以衡量材料在温度变化下的光学性质变化程度。
本文将重点探讨氮化硅和硅这两种材料的热光系数，并对其特性进行详细分析。
一、氮化硅的热光系数氮化硅是一种独特的材料，具有优异的机械和光学性能。
它是一种透明的、硬质的陶瓷材料，具有极高的熔点和热稳定性。
氮化硅的热光系数较低，这意味着在温度变化下，氮化硅的折射率变化较小。
这使得氮化硅成为一种理想的光学材料，特别是用于高温环境下的光学器件。
二、硅的热光系数硅是一种常见的半导体材料，广泛应用于电子和光学器件中。
硅的热光系数较高，这意味着硅在温度变化下的折射率变化较大。
这种特性使得硅在光学器件中的应用受到一定限制。
然而，硅具有良好的光学透明性和电子特性，因此仍然被广泛用于光电子学领域。
三、氮化硅与硅的比较氮化硅和硅是两种具有不同特性的材料，它们在热光系数方面存在明显的差异。
氮化硅具有较低的热光系数，而硅具有较高的热光系数。
这意味着在温度变化下，氮化硅的折射率变化较小，而硅的折射率变化较大。
在实际应用中，选择适合的材料取决于具体需求。
如果需要在高温环境下使用光学器件，氮化硅是一个更好的选择，因为它的热光系数较低，能够保持较稳定的折射率。
然而，对于一些需要较大折射率变化的应用，如温度传感器，硅可能更适合。
结论：热光系数是衡量材料在温度变化下光学性质变化程度的重要参数。
氮化硅和硅是两种常见的材料，它们在热光系数方面存在明显的差异。
氮化硅具有较低的热光系数，适用于高温环境下的光学器件。
而硅具有较高的热光系数，适用于需要较大折射率变化的应用。
在实际应用中，根据具体需求选择合适的材料是非常重要的。
通过对氮化硅和硅的热光系数进行分析，我们可以更好地理解这两种材料在光学性能方面的差异，并为光学器件的设计和应用提供指导。
随着科技的不断发展，相信在未来会有更多新型材料的热光系数被发现和研究，为光学器件的性能提升带来更多可能性。
氮化硅缺陷-概述说明以及解释
氮化硅缺陷-概述说明以及解释1.引言1.1 概述氮化硅是一种具有广泛应用前景的半导体材料，其特性与传统硅材料相比具有巨大优势。
然而，与其他半导体材料一样，氮化硅也存在各种缺陷。
这些缺陷严重影响了氮化硅材料的性能和可靠性。
氮化硅缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种类型。
点缺陷主要包括氮空位、硅空位和氮硅空位等。
线缺陷指的是氮化硅中的位错和螺旋走滑子等缺陷。
面缺陷包括晶界、堆垛层错和表面缺陷等。
这些缺陷不仅会导致器件性能的衰退，还会影响电子迁移率、界面态密度和边坡率等重要指标。
此外，缺陷还会引起氮化硅中的应力积累和杂质扩散，进一步导致材料的退化和失效。
为了克服这些缺陷对氮化硅材料性能的影响，研究人员提出了许多改善方法。
例如，通过合适的工艺控制和表面处理，可以降低缺陷密度和杂质含量。
此外，选择合适的晶体生长方法和优化化学组成可以有效地改善氮化硅材料的质量。
总之，氮化硅缺陷是制约其应用的重要因素，深入了解和研究这些缺陷，寻找适当的改善方法，将是进一步提高氮化硅材料性能的关键所在。
通过持续的研究和技术突破，相信氮化硅材料在未来的应用领域会有更大的发展潜力。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下所示：文章结构：本文主要围绕氮化硅缺陷展开，分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节，用于介绍文章的背景和目的。
正文部分主要包括氮化硅的基本特性和缺陷类型两个小节，详细探讨了氮化硅的基本性质以及存在的各种缺陷类型。
最后，结论部分总结了氮化硅缺陷对材料性能的影响，并探讨了改善氮化硅缺陷的方法。
通过以上结构安排，本文旨在全面深入地探讨氮化硅缺陷的相关问题，为相关领域的研究提供参考和支持。
1.3 目的本文的目的是探讨氮化硅缺陷对其性能和应用的影响，并提出改善氮化硅缺陷的方法。
通过对氮化硅材料的基本特性和缺陷类型进行深入分析，我们将了解氮化硅缺陷对其导热性能、机械性能和电学性能等方面的影响。
氮化硅制备方法
氮化硅制备方法氮化硅是一种重要的功能材料，广泛应用于电子、光电子、光伏等领域。
本文将介绍氮化硅的制备方法。
一、热分解法热分解法是制备氮化硅的常用方法之一。
该方法通过在高温下使硅源与氨气反应，生成氮化硅。
具体步骤如下：1. 将硅源（如硅粉、硅片等）装入高温反应炉中。
2. 加热反应炉至适当温度，通入氨气。
3. 在氨气的作用下，硅源表面的硅原子与氨气中的氮原子发生反应，生成氮化硅。
4. 冷却反应炉，取出生成的氮化硅。
热分解法制备氮化硅的优点是制备过程简单、适用于大规模生产；缺点是反应温度较高，能耗较大。
二、物理气相沉积法物理气相沉积法是另一种常用的氮化硅制备方法。
该方法通过在低压下，将硅源和氨气分别作为反应气体，使其在基底上沉积生成氮化硅薄膜。
具体步骤如下：1. 准备气相沉积设备，包括反应室、泵系统、加热系统等。
2. 将基底放置在反应室中，加热至适当温度。
3. 通入硅源和氨气，使其在基底表面发生反应，生成氮化硅薄膜。
4. 控制反应时间和温度，使氮化硅薄膜达到所需厚度。
5. 关闭气体通路，冷却基底，取出生成的氮化硅薄膜。
物理气相沉积法制备氮化硅的优点是薄膜质量较好、可控性强；缺点是设备复杂、生产成本较高。
三、化学气相沉积法化学气相沉积法是另一种常用的氮化硅制备方法，该方法通过在化学反应过程中使硅源和氨气反应生成氮化硅。
具体步骤如下：1. 准备化学气相沉积设备，包括反应室、泵系统、气体供应系统等。
2. 将硅源和氨气分别作为反应气体，控制其流量和比例。
3. 在适当温度下，在反应室中使硅源和氨气发生化学反应，生成氮化硅。
4. 控制反应时间和温度，使氮化硅达到所需性质。
5. 关闭气体通路，取出生成的氮化硅。
化学气相沉积法制备氮化硅的优点是反应条件温和、速度较快；缺点是设备复杂、流程控制难度较大。
氮化硅的制备方法主要包括热分解法、物理气相沉积法和化学气相沉积法。
不同的制备方法适用于不同的应用场景，选取合适的方法可以获得高质量的氮化硅材料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 氮化硅（Si3N4）是氮和硅的化合物。在自然界里，氮、硅都是极其 普通的元素。氮是生命的基础，硅是无机世界的主角，这两种元素在 我们生活的世界上无所不在，然而，至今人们还未发现自然界里存在 这两种元素的化合物。
• (2)热稳定性好，热膨胀系
体（特别是铝液）不润湿，
数小，有良好的导热性能， 能经受强烈的放射辐照。
所以抗热震性很好，从室 • (4)密度低，比重小，仅是
温到1000℃的热冲击不会
钢的2/5，电绝缘性好。
开裂。
• 氮化硅陶瓷的应用初期主要用在机械、冶 金、化工、航空、半导体等工业上，作某 些设备或产品的零部件，取得了很好的预 期效果。近年来，随着制造工艺和测试分 析技术的发展，氮化硅陶瓷制品的可靠性 不断提高，因此应用面在不断扩大。特别 值得赞赏的是，正在研制氮化硅陶瓷发动 机，并且已经取得了很大的进展，这在科 学技术上成为举世瞩目的大事。
• (1)原料处理 • 常用的市售工业硅块总会含有一些金属氧化
物，如钾、钠、铁、钙等的氧化物；工业氮 气和氢气也总会含有少量的水、氧气等，这 些都必须经过严格检测，并净化至允许的含 量。 • 对硅粉的要求粒度＜40μm，对其中所含的金 属杂质，一般可用酸洗的方法除去，对于球 磨时带入的超硬合金杂质可用重力法或磁性 法除去。硅粉表面的氧化膜可在氮化前通过 还原活化法除去，即在低于烧结温度下，反 复用低于常压的氢气还原和真空交换处理， 待氧化膜除去后再进行氮化合成操作。 • 氮气中若含水和氧，在硅氮合成反应时，氧 和水蒸汽首先会使硅粉表面生成二氧化硅， 影响氮化反应；而且在高温作用下，二氧化 硅又可以与硅反应生成气态的一氧化硅或 SiO2分解生成一氧化硅，而造成硅组分的损 失： • SiO2（固）+Si（固）→2SiO（气）
• 氮化硅是在人工条件下合成的化合物。虽早在140多年前就直接合成 了氮化硅，但当时仅仅作为一种稳定的“难熔”的氮化物留在人们的 记忆中。二次大战后，科技的迅速发展，迫切需要耐高温、高硬度、 高强度、抗腐蚀的材料。经过长期的努力，直至1955年氮化硅才被重 视，七十年代中期才真正制得了高质量、低成本，有广泛重要用途的 氮化硅陶瓷制品。开发过程为何如此艰难，这是因为氮化硅粉体和氮 化硅陶瓷制品之间的性能和功能相差甚远，没有一个严格而精细的对 氮化硅粉体再加工过程，是得不到具有优异性能的氮化硅陶瓷制品的。 没有氮化硅陶瓷就没有氮化硅如今的重要地位
时，将难以氮化彻底。 因氮化反应中会放出大量反应热（727.5kJ/molSi3N4），所 以在氮化初期应严格控制升温速度，以避免因积热引起局部 过温，超过硅的熔点（1420℃）使硅粉熔合成团，妨碍继续
。 氮化。所以整个氮化合成反应过程中控制温度≤1400℃为宜
• (3)氮化硅粉料的后处理
• 合成的氮化硅由于各种原因粒度不能满足要求， 所以还需根据具体情况进行球磨、酸洗等后处理， 最后要求至少得到粒度小于1μm的氮化硅粉料。 但往往粒度分布较宽，颗粒表面及几何形状也不 易符合理想要求，这是该法的缺点之一。
小结
氮化硅陶瓷的工业生产绝对不受资 源限制，合成氮化硅可以通过各种 途径进行，原料来源一般都很容易。 二十多年来，氮化硅陶瓷的制备工 艺不断改进，生产规模不断扩大， 成本逐渐下降，市场需求也在成倍 增长。因此，氮化硅陶瓷在新材料 领域中具有明显潜在的竞争力量，
大有发展前途。
back
3SiCl4+4NH3→Si3N4+12HCl
3SiH4+4NH3→Si3N4+12H2 (4)亚氨基硅或氨基硅的热分解法
3Si（NH）2→Si3N4+2NH3
的报导，现在用以制造氮 化硅粉料的方法已经较多。
3Si（NH2）4→Si3N4+8NH3 其它还有激光法、
等离子体法等等方法。
以下主要介绍硅粉直接氮化合成法。
• 所有这些应用都有很好的或者突出的经济效益和 社会效益，甚至是重大变革。如用于制作刀具， 耐用度比合金车刀高4～5倍，可以实现高速切削 和断续切削，切削效率可提高2.2～10倍，对金属 材料的车削光洁度可达到七级。如用于化工厂的 耐蚀泵、轴承、设备，可以保证长期正常运转， 增加生产，建立“无泄漏工厂”。如用于制造发 动机成为现实，则将是热机的根本变革，具有划 时代的意义。那时的发动机的机械效率将达到 45～50％，可望实现发动机的轻量、小型、高功 率、节能、省料、高速度以及长寿命、少污染等 目标。
• 该方法合成氮化硅粉料，尽管工艺比较成熟，质 量稳定，重复性好，粒度也可以基本满足，成本 较低，但是存在粉料的纯度和相组成较难严格控 制等问题，所以还需要进一步改进和完善这一工 艺，以提高氮化硅粉料的质量。
• 4.氮化硅陶瓷的制造
• 氮化硅陶瓷制造工艺已经经历了二十多年 的发展史，使其质量逐渐提高。而工艺流 程基本未变，因为也属典型的陶瓷工艺， 主要是在各个工艺环节上进行了不断的改 进。
• (1)在冶金工业 上制成坩埚、马 弗炉炉膛、燃烧 嘴、发热体夹具、 铸模、铝液导管、 热电偶测温保护 套管、铝电解槽 衬里等热工设备 上的部件。
• 2)在机械工业上制成 高速车刀、轴承、金 属部件热处理的支承 件、转子发动机刮片、 燃气轮机的导向叶片 和涡轮叶片等。
• (3)在化学工业上制成 球阀、泵体、密封环、 过滤器、热交换器部 件、固定化触媒载体、 燃烧舟、蒸发皿等。
• 要制得高性能的氮化硅陶
瓷制品，一般说来首先要 有高质量的氮化硅粉料。 理想的氮化硅粉料应是高
(1)硅粉直接氮化法
3Si+2N2→Si3N4 (2)二氧化硅碳热还原法
纯、超细、等轴、球形、
松散不团聚的一次粒子。
实际上，目前要获得较为 理想的Si3N4粉料，还未 根本解决。根据文献资料
2SiO2+6C+2N2→Si3N4+6CO (3)四氯化硅或硅烷与氨的高温气相合成法
工艺类型及特点详见表4—2。 表4—2中的几种工艺制得的氮化硅陶瓷制品不论是在显微结构上还是在性能方面 都有较大的差别，在制造成本上差距也很大。因此，在实际应用中应根据制品的
用途和所需要达到的性能指标，以及价格等诸因素综合考虑后进行选择。
• (3)制备高质量产品的技术要求 • 氮化硅陶瓷制品是我们作为应用于苛刻条件下的高温结构
生成物氮化硅在高温下也会受氧气和水蒸汽的明 显腐蚀。所以应尽可能地将其全部除去。气 体净化系统示意图：
其中氧气的脱除是通过灼热的铜屑生成氧化铜， 由于同时通入了氢气，既可以保持铜屑的活 性，又可以使氧最终转化成水而易于除去：
(2)氮化合成反应 氮化反应是在氮化炉中进行的，氮化炉内的温度由炉壁内的
发热体和控温系统来调节。 氮化反应开始进行非常缓慢，600～900℃反应才明显， 1100～1320℃反应剧烈进行。粒度符合要求的硅粉，也要 经过大约10小时才可以氮化完全。硅粉粒度大于40μm以上
材料而重点介绍的。尤其是它最有魅力的前景是用于制造 全陶瓷发动机。因此不仅要使材料的性能尽可能稳定，而 且必须保证制品的机械可靠性。为此，除了需要进一步进 行深入的理论研究外，作为生产单位必须牢记并在许可的 条件下做到“纯、细、密、均质”。这五个字既是总的技 术要求，也是工艺技术发展的趋势。 • Ⅰ）纯，是指原料尽可能纯净，尽量除去有害的杂质，在 制备全过程中尽量避免混入有害杂质，烧成的陶瓷体晶界 相要少，相组成尽量单一。 • Ⅱ）细，是指固体原料和中间合成物的粉体颗粒度要细， 烧成的陶瓷体晶粒要细。 • Ⅲ）密，是指成形生坯尽可能致密，烧结尽可能完全，烧 成的陶瓷体气孔率尽量低，体积密度尽量接近理论密度。 • Ⅳ）均质，是指粉体的颗粒分布范围要窄，从成形生坯到 烧成陶瓷体都要防止热应力和机械应力集中，防止不同步 烧结，尽量减少陶瓷体内的缺陷，避免各向异性。
氮化硅的优良性能
• (1)机械强度高，硬度接近 • (3)化学性能稳定，几乎可
于刚玉，有自润滑性，耐
耐一切无机酸（HF除外）
磨。室温抗弯强度可以高
和浓度在30％以下烧碱
达980MPa以上，能与合
（NaOH）溶液的腐蚀，
金钢相比，而且强度可以
也能耐很多有机物质的侵
一直维持到1200℃不下降。 蚀，对多种有色金属熔融
(1)氮化硅陶瓷制备工艺的主要环节 制备氮化硅陶瓷制品的工艺流程一般由原料处理、粉体合成、粉料处理、成形、
生坯处理、烧结、陶瓷体处理等环节组成。详见图
(2)主要工艺类型和特点 从上图中可知，由于几个主要环节如合成、成形、烧结可以有多种方法进行选择， 而且有的在次序上也不一定完全一致，因此具体的工艺流程有很多种。几个主要
• (4)在半导体、航空、 原子能等工业上用于 制造开关电路基片、 薄膜电容器、承受高 温或温度剧变的电绝 缘体、雷达天线罩、 导弹尾喷管、原子反 应堆中的支承件和隔 离件、核裂变物质的 载体等。
• (5)在医学工程上可以 制成人工关节。
• 6)正在研制的氮化硅 质的全陶瓷发动机代 替同类型金属发动机。