氮化硅發(fā)熱體的穩(wěn)定性
發(fā)布日期:2022/02/23 來源:/index.php?c=show&id=195 點擊:0
氮化硅發(fā)熱體是一類重要的先進高溫結(jié)構(gòu)陶瓷,具有熱膨脹系數(shù)小、硬度大、彈性模量高以及熱溫度性能、化學穩(wěn)定性、絕緣性好等特點,此外它還耐氧化,耐腐蝕和耐磨損等優(yōu)點使之具有廣泛的應(yīng)用前景[13]。純的氮化硅在室溫時不吸收微波能,近乎微波透明物質(zhì),難以依靠自身的介電損耗來加熱。如何促使樣品均勻地升溫到一定的燒結(jié)溫度是燒結(jié)的關(guān)鍵。氮化硅陶瓷的介電損耗不但很低而且隨溫度變化不大,其導熱性也非良好,在快速升溫中,樣品開裂打弧或局部過熱等現(xiàn)象不可避免會出現(xiàn)。
Yoon Chang Kim[14]使用高純α-Si3N4粉為原料,Al2O3、Y2O3為助燒劑,添加量12%(Al2O3:Y2O3=1:3),混合后以酒精為介質(zhì),用Al2O3球球磨24h,干燥分散后,將粉先用30MPa壓力預壓后用200MPa等靜壓,壓成24×12(mm)的樣品。用2.45GHz、6kW微波爐,升溫速率25℃/min;常規(guī)燒結(jié)采用石墨爐無壓燒結(jié),燒成制度與微波燒結(jié)相同,且均在氮氣氣氛中燒成。
由于γ-Si3N4低溫時在微波中的損耗很小,需要用SiC作為低溫吸收微波的發(fā)熱體,當樣品溫度起過臨界溫度1390℃后,立即就會吸收微波自身發(fā)熱。結(jié)果顯示微波可以促進α-Si3N4的α相向β相轉(zhuǎn)變的速度,提高密度。比較微波燒結(jié)及常規(guī)燒結(jié)1750℃樣品的掃描電鏡圖,在同樣配方、同樣燒結(jié)制度下,微波燒結(jié)材料的基質(zhì)中有較大的長形顆粒,保溫2h后長形顆粒的比例及顆粒度都有了顯著增長,而常規(guī)燒結(jié)的樣品即使保溫5h也沒有這樣的效果。在微波燒結(jié)中1725℃就可形成針狀的β-Si3N4樣品,而常規(guī)燒結(jié)1800℃也無法獲得這樣多并且針狀顯著的β-Si3N4。