主要介绍多孔氮化硅陶瓷现阶段的制备工艺方法和目前研究热点

多孔氮化硅陶瓷制备方法的研究进展

摘要：氮化硅基多孔陶瓷充分发挥了氮化硅陶瓷和多孔陶瓷的特性, 受到全球材

料界的广泛关注。总结了国内外氮化硅基多孔陶瓷的研究现状，介绍了多孔氮化

硅陶瓷的主要制备方法，最后展望了多孔氮化硅陶瓷的发展前景。

关键词：多孔氮化硅，陶瓷，制备方法

Abstract Silicon nitride based porous ceramics are subject to the global materials

communit y because of the characteristics of silicon nitride ceramics and porous

ceramics. The research status of silicon nitride based porous ceramics at home and abr

-oad is summarized, the preparation methods of porous silicon nitride ceramics were

summaried.From these, the porous Si3N4 ceramics will have a very good prospect

for the industrial application in the future.

Key words: porous silicon nitride , ceramic , preparat ionmethods

1 引言

多孔陶瓷材料是指经高温烧制而成, 体内具有相通或闭合气孔的陶瓷材料。

多孔陶瓷作为一种新型功能陶瓷，已广泛应用于化工、能源、环保、冶金、电子

及生物等领域，作为过滤、分离、布气、吸音、催化剂载体及生物陶瓷等，是一

个非常活跃的研究热点。氮化硅多孔陶瓷作为一种新型的结构、功能 一体化陶

瓷材料, 除了具有氮化硅陶瓷的优异性能外, 还具有下列多孔特性[1] : ( 1)

耐热性好; ( 2) 化学稳定性好; ( 3) 几何表面积与体积比高; ( 4) 具有高度

开口、内连的气孔; ( 5) 孔道分布较均匀, 气孔尺寸可控; ( 6) 具有良好的机

械强度和刚度, 在气压、液压或其它应力负载下, 多孔体的孔道形状和尺寸不发

生变化。被广泛的应用于过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、高级保温

材料和传感材料等多领域,，引起材料界的高度关注。低气孔率的多孔氮化硅陶

瓷, 在维持高强度的同时, 由于气孔的存在造成弹性模量降低, 从而与金属的

弹性模量相匹配, 降低了彼此间的热应力, 因此可以用于高温构件。多孔氮化硅

可以认为是一种复合材料，其制备方法与其他多孔陶瓷相似。

本文将重点阐述多孔氮化硅的现阶段主要的制备方法及最新研究的制备方

法。并对其前景做一些简要说明。

2 多孔氮化硅的制备方法

2.1 碳热还原法制备

此法制备多孔氮化硅是通过廉价的二氧化硅和碳在高温氮气气氛下的碳热

还原反应原位生成α Si3N4后在烧结助剂的作用下相变成β Si3N4。其中由于

44%的反应失重得到多孔氮化硅。在20 世纪80 年代就研究了利用碳热还原法制

备α Si3N4粉。

陕绍云【1】等在这个方面做了很多工作, 分析了不同粒径二氧化硅、不同活

性碳粉、少量烧结助剂和添加晶种条件下不同烧结工艺烧结出的多孔陶瓷的微观

结构发展及其对力学性能的影响。此法制备的多孔氮化硅的孔隙率在高达70%

~75%时, 强度还有5~ 8MPa。随着SiO2粒径的减小, 反应失重和线收缩率提高,

棒状β Si3N4 晶粒逐渐细化, 晶粒的长径比增加, 而孔隙率减小, 这些均使得