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仿生制备多孔氮化硅陶瓷

罗民 , 程佳 , 马晶 , 陈小 , 王斌鉴 , 杨建锋

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00763

以松木炭化后形成的多孔木炭为模板, 经Y₂O ₃/SiO₂混合溶胶浸渍生物碳模板形成Y₂O ₃/SiO₂/C复合体, 在高压氮气氛下(0.6MPa), 1600℃碳热还原氮化制备出生物形态多孔氮化硅陶瓷. 借助XRD、SEM研究了烧结助剂、烧结温度、反应时间和烧结气氛对烧结产物显微结构和晶相的影响, 探讨了多孔Si₃N₄陶瓷的反应过程和机理. 结果表明, 多孔Si₃N₄陶瓷是由主晶相β-Si3N4和少量晶间玻璃相Y₈Si₄N₄O₁₄组成; 多孔Si₃N₄ 不仅保留了松木的管胞结构, 还在孔道中生长出纤维状形貌的β-Si₃N₄颗粒; Si₃N₄的反应烧结过程包括α-Si₃N₄的形成、晶形转变(α-β相变)和晶粒生长三个阶段. 在1450℃烧结的机理是气-固和气-气反应机理, 在1600℃通过液相烧结的溶解-沉淀机理形成纤维状的多孔Si₃N₄陶瓷.

关键词: 仿生合成 , porous Si3N4 ceramics , fibrous morphology grains , carbothermalreduction nitridation (CTN)