中国粉体网讯  近年来，随着航空航天技术的快速发展，人们不仅要求材料具有高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗热震、耐氧化、耐酸碱腐蚀等，还要求尽量减轻材料的自重，以尽可能降低燃料消耗。相比传统的高温金属结构材料，先进陶瓷材料具备低密度、高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等优点，可以用于制造一些金属材料和高分子材料无法胜任的高温结构部件，从而推动了陶瓷材料的进一步发展。

（高导热氮化硅基片，来源：中材高新）

在这些先进的陶瓷材料中，氮化硅陶瓷因在高温下仍具有高强度、高硬度、耐磨损以及耐腐蚀等优良性能，已成为航空航天、高温发动机等高科技领域较为合适的候选材料。但氮化硅作为一种共价键结合的化合物，存在热导率低，抗热震性较差等缺点，严重制约了其应用。为解决该问题，科研工作者从氮化硅原料、烧结助剂种类、烧结工艺等方面探索改善氮化硅陶瓷的热导率和抗热震性。此外，研究者还发现，通过引入添加剂也可以有效地改善氮化硅陶瓷的热导率和抗热震性。AlN因具有热导率高和热稳定性好等优点，可以作为添加剂使用。目前，利用AlN做添加剂来改善氮化硅陶瓷的热导率和抗热震性的研究较少，且不同烧结工艺和烧结助剂对其性能的影响明显不同。因此，非常有必要进一步探索AlN对氮化硅陶瓷性能的影响。

张琳以氮化铝和氮化硅微粉为主要原料，制得AlN/Si₃N₄复合陶瓷。实验发现，在AlN/Si₃N₄复合陶瓷中，当AlN添加量范围为5-30wt.%时，随着AlN添加量增加，热导率先提高后下降，当AlN添加量为20wt.%时，复合材料的相对密度达96.3%，抗弯强度为356MPa，热导率达到34W/（m·k）。

宋歌等以d₅₀=0.5μm的α-Si₃N₄为原料，AlN（d₅₀=1μm）为添加剂，Y₂O₃和MgO（d₅₀=5μm，d₅₀=10μm）为烧结助剂，利用无压烧结法制备了氮化硅陶瓷，研究了AlN添加量（w）分别为0、5%、10%、15%和20%时对氮化硅陶瓷试样显微结构和性能的影响。结果表明，AlN促进了氮化硅陶瓷中α-SiAlON相和β-SiAlON相的生成，并随着AlN含量的增加，部分β-SiAlON相向α-SiAlON相转变。此外，氮化硅陶瓷的相对密度、热导率和抗热震性能随着AlN含量的增加先升高后降低；当AlN含量为15%（w）时，氮化硅陶瓷的综合性能最佳，相对密度为97.14%，热导率为39.1W·(m·K)^-1，热震残余强度为224MPa。

参考来源：

[1]宋歌等.AlN添加量对氮化硅陶瓷显微结构和性能的影响

[2]张琳.高热导率AlN/Si3N4复合陶瓷材料制备技术及性能研究

（中国粉体网编辑整理/山川）

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