孔隙梯度結(jié)構(gòu)氮化硅陶瓷的冷噴涂成型、無壓燒結(jié)及其性能研究.pdf

1、隨著航空航天技術(shù)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)透波材料性能要求不斷提高，要求材料具有較好的力學(xué)性能、較低的熱導(dǎo)率和超寬頻帶范圍內(nèi)高的透波率。由于氮化硅（Si3N4）陶瓷是結(jié)構(gòu)陶瓷中綜合性能最好的材料之一，其作為透波材料已受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視。本文針對(duì)透波材料高強(qiáng)度高透波率的要求，提出了具有孔隙梯度結(jié)構(gòu)的陶瓷基透波材料。本文首次將先進(jìn)的冷噴涂成型技術(shù)與低成本的無壓燒結(jié)技術(shù)有機(jī)結(jié)合制備了具有孔隙梯度結(jié)構(gòu)的Si3N4陶瓷透波材料。
　　首

2、先，制備了高孔隙率的Si3N4多孔陶瓷。采用無壓燒結(jié)技術(shù)于1300℃氮?dú)鈿夥障?，制備了低介電常?shù)的氮化硅納米線（SNNWs）增強(qiáng)的Si3N4多孔陶瓷，研究了SNNWs含量對(duì)孔隙率、力學(xué)性能和介電性能的影響及增強(qiáng)機(jī)制。結(jié)果表明：材料的孔壁及淀粉燃盡形成的孔隙內(nèi)產(chǎn)生了長(zhǎng)度<50nm且直徑2.5~10nm的SNNWs；材料的孔隙率50~55％，抗彎強(qiáng)度19MPa~39MPa，介電常數(shù)2.9~3.3，隨SNNWs含量的增加，抗彎強(qiáng)度先急劇增加后

3、減小，而孔隙率和介電常數(shù)分別緩慢減少和增加；SNNWs增強(qiáng)的 Si3N4多孔陶瓷的增強(qiáng)機(jī)制為拔出效應(yīng)及能量吸收效應(yīng)。
　　其次，制備了系列不同孔隙率且厚度及孔隙率可控的Si3N4陶瓷涂層。先制備了低粘度和高固相量的 Si3N4漿料，以 MgO-Al2O3-SiO2作為燒結(jié)助劑，再采用噴涂漿料的冷噴涂成型及無壓燒結(jié)制備了厚度及孔隙率可控的Si3N4陶瓷涂層，研究了燒結(jié)助劑含量和冷噴涂工藝參數(shù)（噴涂壓力、噴涂距離和噴涂時(shí)間）對(duì)涂層表面

4、形貌、微觀結(jié)構(gòu)、厚度和孔隙率的影響及結(jié)合強(qiáng)度。結(jié)果表明：當(dāng)Si3N4漿料中pH值8、分散劑0.6wt.％和固相量40wt.％時(shí)，其粘度為41mPa·s且分散性及穩(wěn)定性好，適用于冷噴涂；最佳冷噴涂工藝參數(shù)為噴涂壓力0.8MPa和噴涂距離12cm；通過調(diào)控?zé)Y(jié)助劑含量和冷噴涂工藝參數(shù)，制備了孔隙率5~33％，厚度5~428μm和結(jié)合強(qiáng)度12~58 M P a的Si3N4陶瓷涂層，結(jié)合強(qiáng)度隨著涂層厚度的增加而減小，涂層與基體結(jié)合良好且界面處無