中國粉體網訊 近年來，隨著航空航天技術的快速發展，人們不僅要求材料具有高強度、高硬度、耐磨損、耐高溫、抗熱震、耐氧化、耐酸堿腐蝕等，還要求盡量減輕材料的自重，以盡可能降低燃料消耗。相比傳統的高溫金屬結構材料，先進陶瓷材料具備低密度、高強度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕等優點，可以用于制造一些金屬材料和高分子材料無法勝任的高溫結構部件，從而推動了陶瓷材料的進一步發展。
（高導熱氮化硅基片，來源：中材高新）
在這些先進的陶瓷材料中，氮化硅陶瓷因在高溫下仍具有高強度、高硬度、耐磨損以及耐腐蝕等優良性能，已成為航空航天、高溫發動機等高科技領域較為合適的候選材料。但氮化硅作為一種共價鍵結合的化合物，存在熱導率低，抗熱震性較差等缺點，嚴重制約了其應用。為解決該問題，科研工作者從氮化硅原料、燒結助劑種類、燒結工藝等方面探索改善氮化硅陶瓷的熱導率和抗熱震性。此外，研究者還發現，通過引入添加劑也可以有效地改善氮化硅陶瓷的熱導率和抗熱震性。AlN因具有熱導率高和熱穩定性好等優點，可以作為添加劑使用。目前，利用AlN做添加劑來改善氮化硅陶瓷的熱導率和抗熱震性的研究較少，且不同燒結工藝和燒結助劑對其性能的影響明顯不同。因此，非常有必要進一步探索AlN對氮化硅陶瓷性能的影響。
張琳以氮化鋁和氮化硅微粉為主要原料，制得AlN/Si3N4復合陶瓷。實驗發現，在AlN/Si3N4復合陶瓷中，當AlN添加量范圍為5-30wt.%時，隨著AlN添加量增加，熱導率先提高后下降，當AlN添加量為20wt.%時，復合材料的相對密度達96.3%，抗彎強度為356MPa，熱導率達到34W/（m·k）。
宋歌等以d50=0.5μm的α-Si3N4為原料，AlN（d50=1μm）為添加劑，Y2O3和MgO（d50=5μm，d50=10μm）為燒結助劑，利用無壓燒結法制備了氮化硅陶瓷，研究了AlN添加量（w）分別為0、5%、10%、15%和20%時對氮化硅陶瓷試樣顯微結構和性能的影響。結果表明，AlN促進了氮化硅陶瓷中α-SiAlON相和β-SiAlON相的生成，并隨著AlN含量的增加，部分β-SiAlON相向α-SiAlON相轉變。此外，氮化硅陶瓷的相對密度、熱導率和抗熱震性能隨著AlN含量的增加先升高后降低；當AlN含量為15%（w）時，氮化硅陶瓷的綜合性能最佳，相對密度為97.14%，熱導率為39.1W·(m·K)-1，熱震殘余強度為224MPa。
參考來源：
[1]宋歌等.AlN添加量對氮化硅陶瓷顯微結構和性能的影響
[2]張琳.高熱導率AlN/Si3N4復合陶瓷材料制備技術及性能研究
（中國粉體網編輯整理/山川）
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