氮化硅是一種什么材料？氮化硅粉體制備方法介紹

氮化硅是一種什么材料

氮化硅與碳化硅同為結構陶瓷，具有相似的化學性能和制備方法，有關其應用的文獻報道最早出現在上世紀50年代，氮化硅最初作為碳化硅和氧化物的粘結相應用于耐火材料，隨后用于制造坩堝、熱電偶管、火箭噴嘴等。上世紀60年代，隨著對高溫性能(尤其熱震性能)優良的新型材料需求的增加，作為高溫結構發動機的潛在應用材料——氮化硅陶瓷材料的發展速度明顯升高。

自上世紀 70 年代氮化硅陶瓷燃氣輪機項目研發開始，氮化硅陶瓷材料的開發一直以陶瓷與電子工業為主，不斷向其它應用領域擴展，其研究方向主要有五個基本分支：氮化硅基本物理性能、非晶薄膜氮化硅、粉末制備、多孔氮化硅陶瓷材料和致密氮化硅陶瓷材料。

氮化硅粉體的制備方法

氮化硅粉體的制備方法主要有固相法、液相反應和氣相反應法。

固相法：又可以分為硅粉直接氮化法、碳熱還原二氧化硅法和自蔓延法。

硅粉直接氮化法：是高純硅粉與氮氣進行高溫氮化反應;這種方法合成成本低，廣泛應用于大規模生產，但較難控制晶相，反應產品容易成塊。

碳熱還原二氧化硅法：石英粉與高純碳粉在氮氣或者氨氣條件下高溫反應;此方法產生的微粉粒徑小，單一晶相(a)多，速度快，效率高，但會殘存二氧化硅。

自蔓延法：是點燃粉料自行推進反應的方法;這種方法工藝簡單，有推廣前途。

液相反應：又可以分為熱分解法和溶膠凝膠法。

熱分解法是氯化硅在己烷和氨氣中生成亞胺基硅或胺基硅，然后進行熱分解生成氮化硅;此種方法反應速度快，產率高，產生的氮化硅純度高。溶膠凝膠法是先使用溶膠凝膠法制備二氧化硅，然后使用碳熱還原法制備氮化硅;這種方法與碳熱還原法類似存在二氧化硅反應不完全的情況。

氣相反應法：又可以分為高溫氣相反應、激光氣相反應和等離子氣相反應。

高溫氣相反應法是氯化硅或氫化硅在高溫下與氨氣反應，這種方法純度高，但生產效率低;激光氣相反應法是氯化硅或氫化硅在激光器激發與氨氣反應，這種方法可以控制反應過程和反應區域;等離子氣相反應法是指氯化硅或氫化硅在等離子激發下與氨氣反應，這種方法的反應過程可以快速升溫、急速冷卻。

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參考資料

《國瓷材料-新能源汽車用陶瓷球有望加速增長-220209(46頁).pdf》

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