多孔氮化硅復(fù)相透波陶瓷材料的制備及性能研究.pdf

1、本研究采用冷等靜壓和凝膠注模兩種成型工藝制備了多孔氮化硅復(fù)相透波陶瓷(Si3N4-SiO2-BN)，研究了成型與燒結(jié)工藝條件對(duì)材料性能的影響，獲得了合理的工藝參數(shù)和原料組成，制備了介電常數(shù)低于3.0，損耗角正切值小于0.01，且抗彎強(qiáng)度高于50.0MPa的多孔Si3N4-SiO2-BN復(fù)相透波陶瓷。
　　 系統(tǒng)研究了冷等靜壓成型后多孔Si3N4-SiO2-BN復(fù)相陶瓷的無壓燒結(jié)溫度和燒結(jié)助劑對(duì)材料介電和力學(xué)性能的影響，獲得了材料

2、性能與微觀結(jié)構(gòu)和原料組成的關(guān)系。在4wt％Yb2O3燒結(jié)助劑的作用下，1750℃保溫2小時(shí)無壓燒結(jié)后含10.6wt％BN的多孔Si3N4-SiO2-BN復(fù)相透波陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度達(dá)到65.1MPa，微觀結(jié)構(gòu)顯示，孔壁致密，β-Si3N4晶粒呈明顯的棒狀結(jié)構(gòu)，優(yōu)于其它燒結(jié)助劑的作用;當(dāng)多孔Si3N4-SiO2-BN復(fù)相陶瓷的孔隙率為50％時(shí)，隨著造孔劑粒徑的減小，抗彎強(qiáng)度由27.6MPa增大至57.1MPa，這是由于材料的孔徑從20μm減

3、小至1.8μm，從結(jié)構(gòu)上給予增強(qiáng);BN的引入顯著改善了多孔陶瓷的介電性能，當(dāng)BN含量由4.6wt％增加到12.5wt％時(shí)，材料的介電常數(shù)由3.9降低至3.0，抗彎強(qiáng)度均大于50.0MPa。最終，選擇在1750℃保溫2小時(shí)無壓燒結(jié)、添加4wt％的Yb2O3燒結(jié)助劑、粒徑為1.8μm的造孔劑和12.5wt％的BN作為制備多孔Si3N4-SiO2-BN復(fù)相陶瓷的較優(yōu)工藝條件和原料組成，制備材料的介電常數(shù)為3.0，損耗角正切值小于0.002，抗

4、彎強(qiáng)度為54.5MPa，滿足制備天線罩透波材料的要求。
　　 為了克服冷等靜壓法制備的復(fù)雜形狀(如拋物線形)的坯體時(shí)出現(xiàn)的滑移現(xiàn)象，本研究還采用凝膠注模成型法制備了多孔Si3N4-SiO2-BN復(fù)相透波陶瓷。研究了預(yù)配液中單體濃度以及單體與交聯(lián)劑的比例、凝膠溫度、坯體干燥環(huán)境和脫模順序等因素對(duì)成型性的影響，結(jié)果表明，當(dāng)單體濃度為3.50mol/L、單體與交聯(lián)劑比例為20:1時(shí)，并將制得坯體浸泡在聚乙二醇中進(jìn)行干燥后，獲得了表面光