文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > _相变对多孔氮化硅陶瓷介电性能的影响

_相变对多孔氮化硅陶瓷介电性能的影响

张斌等:(Y1–x La x)2O3透明陶瓷的制备及性能· 475 ·第39卷第3期

α/β相变对多孔氮化硅陶瓷介电性能的影响

徐洁1,周万城2,王俊勃1,苏晓磊1,贺辛亥1

(1. 西安工程大学机电工程学院,西安 710048;2. 西北工业大学,凝固技术国家重点实验室,西安 710072)

摘要:采用反应烧结工艺,通过添加硬脂酸,制备孔径为0.8mm,孔隙率在55%左右的具有宏观球形孔的低密度多孔氮化硅陶瓷,研究了α/β相变对多孔氮化硅陶瓷介电性能的影响。通过调节氮化温度和时间,可得到具有不同β相相对含量(质量分数,下同)的多晶氮化硅陶瓷。结果表明:氮化温度高于1400℃时发生α/β相变,随着氮化温度的提高和时间的延长,β相的相对含量增加,氮化硅的微观形貌也发生明显变化,由针状和絮状形貌转变成片状形貌最后形成长柱状结构。α/β相变使样品的相对介电常数ε′和介电损耗tanδ都呈现升高的趋势,其中tanδ的变化更为明显。相变导致的氮化硅陶瓷中点缺陷浓度增高是引起材料介电损耗大幅增加的主要原因。

关键词:氮化硅陶瓷;相变;介电性能;点缺陷

中图分类号:TQ174.1 文献标志码:A 文章编号:0454–5648(2011)03–0475–06

Effect of α/β Phase Transformation on Dielectric Properties of Porous Silicon Nitride Ceramics

XU Jie1,ZHOU Wancheng2,WANG Junbo1,SU Xiaolei1,HE Xinhai1

(1. School of Mechanical and Electronics Engineering, Xi’an Polytechnic University, Xi’an 710048; 2. State Key

Laboratory of Solidification Processing, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China)

Abstract: Low-density porous silicon nitride ceramics, which contained 0.8 mm spherical pores in diameter and had porosity of about 55%, were prepared through adding stearic acid by reactive sintering. The influence of α/β phase transformation on the dielectric properties of porous silicon nitride ceramics was investigated. Pleomorphic silicon nitride ceramics with different relative content (in mass, the same below) of β phase were obtained by setting the nitriding temperature and time. The results show that the α/β trans-formation occurs when the nitriding temperature is higher than 1400.

℃The relative content of the β phase increases and the mor-phologies changes from an equiaxed shape to prismatic one with the increase of nitriding temperature and time. The dielectric con-stantε′ and the dielectric loss tanδ of the samples increase because of the α/β transformation, and the change of the dielectric loss is more obvious. The increase of concentration of point defects due to the α/β transformation leads to the significant increase of the dielectric loss. Key words: silicon nitride ceramics; phase transformation; dielectric properties; point defect

多孔氮化硅陶瓷是一种新型功能陶瓷,它密度低,气孔率高,相对介电常数较小,抗腐蚀耐热性能良好,使用寿命长,且相对介电常数可以根据气孔率的多少进行调节,可在较大温度范围内正常使用,优异的性能使其在航天透波天线罩材料方面有很大的应用空间,是一种理想的新型高性能天线罩候选材料,已被广泛应用于航空航天,民用设备等领域[1–2]。

氮化硅属多晶材料,存在两种晶形,一种是α-Si3N4,另一种是β-Si3N4,两者均属六方晶系,都是由[SiN4]4–四面体(硅原子位于四面体的中心,在其周围有4个氮原子)共用顶角构成三维空间连续而坚固的网络结构[3–5]。α-Si3N4是由两层不同,且有形变的非六方环重叠而成,在结构上Si—N按ABCDABCD……次序堆垛成六方。β-Si3N4是由几乎完全对称的6个[SiN4]4–组成的六方环层在c轴方向上重叠而成,在结构上Si—N按ABAB……次序排列成六方结构。

影响氮化硅陶瓷介电性能的因素有很多,如:孔隙率、相变、杂质等。目前对孔隙率等因素方面

收稿日期:2010–09–14。修改稿收到日期:2010–10–10。

基金项目:陕西省教育厅自然科学专项基金(09JK462);国家自然基金(51002113)及西安工程大学校管(BS0810)资助项目。

第一作者:徐洁(1980—),女,博士,讲师。Received date:2010–09–14. Approved date: 2010–10–10. First author: XU Jie (1980–), female, Ph.D., lecturer.

E-mail: fanglianmao@http://www.wendangku.net/doc/b5cba5b9c77da26925c5b016.html

第39卷第3期2011年3月

硅酸盐学报

JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY

Vol. 39,No. 3

March,2011

免费下载Word文档免费下载: _相变对多孔氮化硅陶瓷介电性能的影响

(共6页)