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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
多孔氮化硅陶瓷兼具氮化硅陶瓷和多孔材料的性质，既具有氮化硅陶瓷出色的高温强度、韧性、抗蠕变性、抗热冲击性能，也具有多孔材料密度小，介电常数和介电损耗小等特性，被誉为最有希望的高温宽频天线罩材料。 氮化硅是共价键化合物，目前国内外均采用添加助剂活化烧结工艺，或在较高的温度下进行热等静压烧结、真空热压烧结和气氛烧结。这样的方法不仅对设备的要求较高，而且能耗较大，限制了多孔陶瓷的生产与发展。在本论文的研究中，使用两种新的胶态成型工艺——氮化铝水解辅助成型（HAS）和磷酸盐粘结成型方法，尝试同时满足氮化硅陶瓷近净尺寸成型和大气气氛下烧结的要求。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、气孔率、抗弯强度、抗压强度等测试手段，对样品物相、形貌和性能进行分析对比，研究两种方法的成型工艺和烧结工艺，包括浆料pH、固相含量、固化温度、粘结剂含量、成型温度等工艺条件对料浆固化性能的影响；在常压大气气氛下烧结陶瓷多孔体，选择不同烧结制度，探讨烧结温度、保温时间、粘结剂添加量等因素对多孔氮化硅的物相和显微结构的影响；另外，对大气气氛下烧结氮化硅多孔陶瓷的氧化情况进行了探讨和研究。 研究结果表明，对于HAS体系而言，固相含量、分散剂的添加量、AlN含量、成型温度均对料浆的固化性能有一定影响。随着固相含量提高，料浆粘度上升，流动性下降，不加分散剂时，满足浇注料浆粘度要求（＜1 Pa•s）的最大固相含量仅为31 vol%。实验中加入一定量的NH4PAA分散剂能够使40 vol%固相含量的料浆满足浇注操作要求，提高了料浆注模的流动性。在AlN添加量少于5 wt%时，固化速率主要与温度相关，随着固化温度的升高，固化速率增加，固化时间缩短。在51 ˚C固化具有较短的固化时间，固化速率比室温提高近50%。而当AlN添加量在5 wt% ~ 15 wt%时，固化速率对温度的升高逐渐不敏感，固化速率随AlN添加量增加而加快。实验证明，AlN的最佳添加量为5 wt%，能够保证浆料注模的均匀性、流动性。在烧结过程中，由AlN水解产生的Al2O3与氮化硅表面氧化生成的SiO2共熔，对Si3N4呈包覆结构，因而大气气氛对氮化硅陶瓷起到了很好的助烧效果。AlN含量和烧结温度的提高一定程度上促进了陶瓷烧结程度和致密度。添加5 wt% AlN，在1550 ˚C烧结的氮化硅陶瓷保持较高的气孔率（33% ~ 45%），抗弯强度能够达到25.16 MPa，抗压强度达到45.80 MPa。通过调节固含量与AlN添加量可以实现气孔率的可控性。HAS体系对抗氧化性能有一定的增强作用，1550˚C烧成时添加AlN的氮化硅陶瓷氧化增重降低30%，AlN水解后物相转变为Al2O3，与SiO2共熔而成的涂层阻碍了氧离子的扩散，并且随着烧结温度的提高，共熔涂层更加致密。 关于磷酸盐成型体系，Al(H2PO4)3粘结剂与MgO固化剂的比例（以磷与镁的摩尔比为参量）对交联固化速度和程度有一定影响，调控P/Mg摩尔比可实现浆料的可控固化。实验确定合适的P/Mg摩尔比为1.6左右，约15 min固化成型，形成的坯体表面光泽度高，无裂纹等缺陷，且尺寸收缩率近于零。适当提高固化温度，会使水化反应生成镁磷石的程度增加，缩短固化时间。在烧结过程中，Al(H2PO4)3高温转变成方石英型AlPO4，与SiO2的共熔物成为有效粘结相，烧结温度和粘结剂含量的提高有助于Si3N4颗粒被均匀包覆粘结。该方法可在1300 ˚C的大气气氛下，烧结多孔氮化硅，该温度远低于氮化硅的烧结温度，所制备的氮化硅气孔率为45%，抗压强度高达50.71 MPa，烧结收缩率 |
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发表于 2022-4-16 15:26:47
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