氮化硅是一种什么材料？氮化硅粉体制备方法介绍

氮化硅是一种什么材料

氮化硅与碳化硅同为结构陶瓷，具有相似的化学性能和制备方法，有关其应用的文献报道最早出现在上世纪50年代，氮化硅最初作为碳化硅和氧化物的粘结相应用于耐火材料，随后用于制造坩埚、热电偶管、火箭喷嘴等。上世纪60年代，随着对高温性能(尤其热震性能)优良的新型材料需求的增加，作为高温结构发动机的潜在应用材料——氮化硅陶瓷材料的发展速度明显升高。

自上世纪 70
年代氮化硅陶瓷燃气轮机项目研发开始，氮化硅陶瓷材料的开发一直以陶瓷与电子工业为主，不断向其它应用领域扩展，其研究方向主要有五个基本分支：氮化硅基本物理性能、非晶薄膜氮化硅、粉末制备、多孔氮化硅陶瓷材料和致密氮化硅陶瓷材料。

氮化硅粉体的制备方法

氮化硅粉体的制备方法主要有固相法、液相反应和气相反应法。

固相法：又可以分为硅粉直接氮化法、碳热还原二氧化硅法和自蔓延法。

硅粉直接氮化法：是高纯硅粉与氮气进行高温氮化反应;这种方法合成成本低，广泛应用于大规模生产，但较难控制晶相，反应产品容易成块。

碳热还原二氧化硅法：石英粉与高纯碳粉在氮气或者氨气条件下高温反应;此方法产生的微粉粒径小，单一晶相(a)多，速度快，效率高，但会残存二氧化硅。

自蔓延法：是点燃粉料自行推进反应的方法;这种方法工艺简单，有推广前途。

液相反应：又可以分为热分解法和溶胶凝胶法。

热分解法是氯化硅在己烷和氨气中生成亚胺基硅或胺基硅，然后进行热分解生成氮化硅;此种方法反应速度快，产率高，产生的氮化硅纯度高。溶胶凝胶法是先使用溶胶凝胶法制备二氧化硅，然后使用碳热还原法制备氮化硅;这种方法与碳热还原法类似存在二氧化硅反应不完全的情况。

气相反应法：又可以分为高温气相反应、激光气相反应和等离子气相反应。

高温气相反应法是氯化硅或氢化硅在高温下与氨气反应，这种方法纯度高，但生产效率低;激光气相反应法是氯化硅或氢化硅在激光器激发与氨气反应，这种方法可以控制反应过程和反应区域;等离子气相反应法是指氯化硅或氢化硅在等离子激发下与氨气反应，这种方法的反应过程可以快速升温、急速冷却。

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参考资料

《国瓷材料-新能源汽车用陶瓷球有望加速增长-220209(46页).pdf》

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