氮化硅發(fā)熱體的發(fā)熱過(guò)程
發(fā)布日期:2022/02/23 來(lái)源:/index.php?c=show&id=192 點(diǎn)擊:0
由于微波有較強(qiáng)的穿透能力,它能深入到樣品內(nèi)部,首先使氮化硅發(fā)熱體溫度迅速升高達(dá)到著火點(diǎn)并引發(fā)燃燒合成。燒結(jié)波沿徑向從里向外傳播,這就能使整個(gè)樣品幾乎是均勻地被加熱,最終完成燒結(jié)反應(yīng)。微波點(diǎn)火引燃在樣品中產(chǎn)生的溫度梯度(dT/dt)傳統(tǒng)點(diǎn)火方式小得多。換句話說(shuō),微波燒結(jié)過(guò)程中燒結(jié)波的傳播要比傳統(tǒng)加熱方式均勻得多。將金屬利用微波輻射加熱到1300-2000℃高溫?zé)Y(jié)成陶瓷。 實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)樣品的壓緊密度高時(shí),傳統(tǒng)加熱方式引發(fā)的燃燒波的傳播速率大大減小,甚至因"自熄"而不能自然。但是,若采用微波輻照,由于溫度的升高是反應(yīng)物質(zhì)本身吸收(或擴(kuò)散)微波能量的結(jié)果,只要微波源不斷地給予能量,樣品溫度將很快達(dá)到著火溫度(T1)。反應(yīng)一旦引發(fā),放出的熱量又促使樣品溫度進(jìn)一步升高達(dá)到燃燒溫度(T2),樣品吸收微波輻射的能力也同時(shí)增加,這就保證了反應(yīng)能夠保持在一個(gè)足夠高的溫度(T3>T1)下進(jìn)行,直到反應(yīng)完全。通過(guò)硅亞胺的熱分解可以直接制得很純的α-Si3N4粉末;反應(yīng)速度、也比較快,至今已開始應(yīng)用于生產(chǎn)非晶氮化硅薄膜。如果作為合成氮化硅微晶的方法,此路徑相對(duì)比較長(zhǎng),且需要低溫條件。日本UBE公司早在1992年就建成了年產(chǎn)300 t的生產(chǎn)線,這是當(dāng)時(shí)世界上規(guī)模最大的氮化硅生產(chǎn)線。謝毅等創(chuàng)造性地將其發(fā)展為SiCl4與NaNH2、NH4Cl在苯溶劑中的反應(yīng),生成了純的β-Si3N4納米棒,此反應(yīng)的溫度可以達(dá)到很低(450 ℃)。