原位负载稀土镱对氮化硅陶瓷烧结性能的影响OA

【目的】为了制备高性能的Si_(3)N_(4)陶瓷,研究原位负载稀土Yb对Si_(3)N_(4)陶瓷烧结性能的影响。【方法】将稀土金属Yb溶于液氨中,通过溶解-析出机制将Yb包覆于Si_(3)N_(4)粉体表面,经过热处理得到YbN@Si_(3)N_(4)核壳结构粉体,并对该粉体进行热压烧结;分析负载稀土金属Yb的Si_(3)N_(4)的粉体形貌和元素分布,并研究负载金属Yb的含量对Si_(3)N_(4)陶瓷致密度、显微结构和导热性能的影响。【结果】通过热压烧结,成功制备出高性能的Si_(3)N_(4)陶瓷;随着金属Yb的质量分数的增加,Si_(3)N_(4)陶瓷密度呈上升趋势,致密度则逐渐降低;β-Si_(3)N_(4)的晶粒粒径随着Yb质量分数的增加呈现先增大后保持不变的趋势;将试样在1 850℃下加热5 h,Si_(3)N_(4)陶瓷的热导率从热处理前的36.8 W/(m·K)提高到66.8 W/(m·K),提高82%;负载的金属Yb在热处理后形成YbN,YbN优先与Si_(3)N_(4)粉体表面固有的SiO_(2)反应,提高烧结液相中氮原子与氧原子的数量比,降低Si_(3)N_(4)陶瓷内晶格的氧含量,从而提高Si_(3)N_(4)陶瓷的导热性能。【结论】在液氨介质中,将具有高氧亲和力的稀土金属Yb作为烧结助剂,原位负载在Si_(3)N_(4)粉体表面,有助于降低Si_(3)N_(4)陶瓷晶格中的氧含量,提高Si_(3)N_(4)陶瓷的烧结性能。