化學氣相法制備顆粒強韌氮化硅復合材料的探索.pdf

1、氮化硅具有低密度、高強度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、抗氧化、抗熱震、介電常數較低等一系列優(yōu)良性能，被視為是最有希望的新一代高溫透波材料，有望用于高超聲速飛行器的天線罩。 本文探索采用化學氣相滲透法制備一種顆粒強韌氮化硅復合材料(Si3N4p/Si3N4)，研究了顆粒預制體制備工藝和化學氣相滲透工藝，并對氮化硅復合材料進行了性能測試與表征。主要研究內容和研究結果如下： (1)研究了工藝對預制體性能的影響。造粒粘結劑決

2、定預制體顆粒團內孔徑分布；造粒粘結劑與顆粒團尺寸共同決定顆粒團間孔徑分布。預制體密度隨模壓壓力增大而顯著增大，隨顆粒團尺寸級配變化很小。 (2)研究了工藝對滲透效果的影響。增重速率隨沉積時間增加而減緩；沉積溫度決定反應速度和沉積物類型；反應氣體流量比和預制體孔徑分布決定傳質類型和滲透效果。當沉積溫度為900℃，H2流量100ml/min，NH3流量40ml/min，Ar流量200ml/min時，預制體能達到較好的沉積效果。

3、 (3)研究了材料的成分和物相。試樣主要含有Si，N，O三種元素，其主要成分為α-Si3N4和非晶沉積物，并有微量的β-Si3N4和晶體Si。試樣熱穩(wěn)定性好，高溫熱處理只會發(fā)生部分相變。 (4)研究了復合材料強度與顯微結構的關系。采用樹脂粘結劑制備的復合材料，顆粒之間以及顆粒和基體之間結合疏松多孔，顆粒團間殘留氣孔尺寸大，因而強度較低，最高為71MPa；采用硅溶膠粘結劑制備的復合材料，顆粒和基體結合致密，顆粒團間結合致密，殘留