冰模板法制备反应结合多孔Si_3N_4/SiC复相陶瓷

摘要

以微米级SiC和Si粉为原料,采用冰模板法和氮化反应烧结法制备了孔道中修饰α-Si3N4、Si2N2O纳米线的β-Si3N4结合多孔SiC复相陶瓷。研究了反应烧结温度、SiC/Si比和固相含量对多孔陶瓷的物相结构、形貌、孔分布和压缩强度的影响。结果表明:多孔陶瓷具有层状定向通孔结构,孔隙率介于50%～70%之间,孔径分布呈现双峰分布特点;当烧结温度达到1350℃以上时,在层状孔道中交织形成α-Si3N4和Si2N2O纳米线的网络结构。反应温度超过1450℃时,通过液态Si的氮化反应原位形成β-Si3N4结合相将SiC颗粒粘结起来;当浆料中Si含量由16wt%增加至33wt%时,多孔陶瓷的开气孔率从69.78%降至62.64%,而压缩强度由2.2 MPa提高到8.73 MPa;随着浆料固相体积含量从25%增加到45%,多孔陶瓷的气孔率从71.81%降至54.85%,同时压缩强度从4.99 MPa提高到24.16 MPa。