论文摘要：凝胶注模成型多孔氮化硅陶瓷

多孔氮化硅陶瓷兼具了氮化硅陶瓷与多孔材料的性质，可以在恶劣的应用环境下使用。氮化硅陶瓷的烧结通常是在非常高的温度以及氮气气氛保护下进行的，生产成本较高，因此限制了氮化硅陶瓷的广泛应用。实现低温、空气气氛下的烧结是降低氮化硅生产成本的重要途径。另外，传统方法制备多孔氮化硅大多加入大量造孔剂，因而需要进行两步烧结，造成生产工艺复杂。 本论文选用β相氮化硅粉体为原料，利用粉体的柱状颗粒搭建多孔结构因而不需要添加造孔剂。氮化硅素坯通过溶胶凝胶工艺成型，选用二氧化硅溶胶作为凝胶单体。二氧化硅在烧结过程中又可作为烧结助剂。测试结果表明，β相粉体的抗氧化性优于α相，表面包覆二氧化硅后抗氧化性进一步提高。因此，素坯可以在空气气氛下烧结。坯体在非常低的温度下（1300℃左右）烧结即具有使用强度。 论文对凝胶注模成型工艺过程进行了研究。探讨了分散剂和固相含量等因素对氮化硅浆料流变性的影响以及固化温度和二氧化硅溶胶含量对成型过程的影响。 同时研究了影响氮化硅烧结体的孔隙特性和强度的几个因素。实验结果表明：氮化硅浆料的固相含量的降低，分散剂含量的增加以及烧结温度的降低，有利于提高烧结体的气孔率。烧结体的孔径尺寸随着固相含量的升高而逐渐减小。样品的比表面积随着浆料固含量的增加出现极小值，随着分散剂用量的增加出现极大值。优化工艺参数后，氮化硅素坯在1350℃下烧结可以获得气孔率为50％以上的烧结体。烧结体的抗弯强度随着气孔率的增加以及二氧化硅含量的增加而呈现明显的下降趋势。在烧结温度为1350℃，二氧化硅含量为1.0wt％时抗弯强度可以达到30MPa左右。