氮化硅烧结陶瓷

反应烧结氮化硅陶瓷的连接

张 电，徐永东，张立同，成来飞，马军强

（西北工业大学，超高温结构复合材料国防科技重点实验室，西安 710072） 摘 要：用硅粉、黏土、硅溶胶配制的浆料作为焊料，在1 390 ℃氮化烧结过程中，对经过预氮化的氮化硅陶瓷进行无压反应烧结连接。实验表明：黏土的加入改善了焊料塑性，形成了较致密的接头，连接强度达到40 MPa。焊料经反应烧结后生成了Si3N4和O´–sialon，与母材具有物理化学相容性。焊料/母材界面处形成了针状sialon晶体交织的网络结构，将焊料与母材互锁成为一个整体，起到很好的界面结合作用。焊料的反应烧结和焊料/母材界面反应都为溶解–沉淀机理控制。 关键词：氮化硅；连接；焊料；赛龙 中图分类号：TQ174 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2006)10–1177–05 JOINING OF REACTION SINTERED SILICON NITRIDE CERAMICS

ZHANG Dian, XU Yongdong, ZHANG Litong, CHENG Laifei, MA Junqiang (National Key Laboratory of Thermostructure Composite Materials, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China) Abstract: Adhesives prepared by mixing the silicon powder, clay and silica sol were used to join the pre-nitridized silicon nitride ceramics by pressureless reaction sintering method at 1 390 . The results indicated that clay could enhance the plasticity of the a℃d-hesives, form a compact joint and obtain a bonding strength of 40 MPa. The sintered adhesive is mainly composed of S3N4 and O´– sialon, which have good physical chemistry compatibility with the parent material. Sialon acerous crystal has formed at the interface between the adhesive and parent material and formed an interlocking network, which integrated these two parts, providing good in-terface bonding. Analysis indicated that the mechanism of the adhesive sinter and interface reaction is a dissolution–precipitation process.

真空电子技术VACUUMELECTRONICS

•电子陶瓷和封接工艺专辑•

高导热氮化硅陶瓷的低温烧结和性能研究

张景贤！，段于森！，江东亮！，陈忠明！，刘学建！，黄政仁！，

杨建2，李晓云2，丘泰2

(1.

中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室，上海200050%

2.

南京工业大学材料科学与工程学院，江苏南京210009)

Study on Low Temperature Sintering and Properties of High

Thermal Conductivity Silicon Nitride Ceramics

ZHANG

Jing-xian1 ,

DUAN

Yu-sen1 ,

JIANG

Dong-liang1 ,

CHEN

Zhong-

ming1 ,

LIU

Xue+ian1 ,

HUANG

Zheng-ren1 ,

YANG

Jian2 ,

LI

Xiao-yun2 ,

QIU

Tai2

(1. State Key Laboratory of high performance ceramics and ultra structure , Shanghai Institute

of ceramics，Chinese Academy of Sciencss ? Shanghai 200050? China%

2. School of materials science and engineering ? Nanjing University of Technology ..Nanjing 210009? China)

Abstract：

In

this

study,

Si3

N4

circuit

substrates

were

prepared

through

tape

casting,

nitridation

and

pressureless

sintering

using

ternary

氮化硅陶瓷制品简介

北京中材人工晶体研究院有限公司-先进陶瓷事业部

我公司从1978年开始氮化硅陶瓷的研制和生产，是国内最早开始该项研究的单位，拥有三十多年的氮化硅陶瓷专业制造经验，产品质量稳定可靠，多年来为航空、航天、军事、化工、冶金、机械、石油、能源交通、电子电器等各领域提供数百种氮化硅陶瓷结构件，很多产品替代进口，填补了国内空白。

氮化硅陶瓷生产线是在 “九五”国家科技攻关计划－－氮化硅陶瓷轴承球批量化制备项目基础上，依托先进陶瓷实验室自主创新开发的CIP－GPS工艺建立起来的，是科技部 “高性能氮化硅陶瓷示范生产线”。

氮化硅陶瓷生产线主要以生产氮化硅陶瓷轴承系列产品、环境友好型氮化硅陶瓷制品、氮化硅异型陶瓷及氮化硅陶瓷精加工为主，目前可实现年产高致密、高可靠性氮化硅陶瓷制品12吨，其中氮化硅陶瓷轴承球3500万粒，氮化硅陶瓷轴承套圈10万套，汽车发动机用氮化硅镶块50万块，生产能力、生产设备均居国内领先水平。

公司可根据客户需求，按照图纸加工、定做各种形状的氮化硅陶瓷部件，精湛的工艺，优良的设备，保证产品的性能指标和尺寸精度，为广大客户服务。

氮化硅陶瓷介绍：

相对分子质量140.28，六方晶系，晶体呈六面体。理论密度3.44。硬度9~9.5。熔点1900℃（加压下）。比热容为0.71J/(g·K)。生成热为-751.57kJ/mol。不溶于水。氮化硅的强度很高，尤其是高纯氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。它极耐高温，强度一直可以维持到１２００℃的高温而不下降，受热后不会熔成融体，，并有惊人的耐化学腐蚀性能。同时又是一种高性能电绝缘材料。

产品规格：

直径：Φ1mm～Φ300mm 长度：<600mm 氮化硅陶瓷综合性能优异，具有广泛的应用前景：

1. 极强的耐腐蚀性，可在强酸强碱中使用，溶于氢氟酸除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应(反应方程式：Si3N4+4HF+9H2O=====3H2SiO3(沉淀)+4NH4F)。

反应烧结氮化硅结合碳化硅

反应烧结氮化硅结合碳化硅是一种先进的陶瓷材料制备技术，具有

广泛的应用领域和优越的性能。该技术可以通过在高温和高压下将

氮化硅和碳化硅粉末进行反应烧结而得到复合材料，结构中既有氮

化硅的高硬度和高温稳定性，又有碳化硅的优异耐腐蚀性和高温强

度。下面将详细介绍这种材料的特点和应用。

首先，反应烧结氮化硅结合碳化硅具有出色的机械性能。其硬度高

于传统陶瓷材料，可以用于制造高硬度工具，例如切削刀具、陶瓷

轴承等。同时，由于其独特的化学结构，该材料具有出色的耐磨性

和抗疲劳性能，可以在恶劣的工作条件下长时间运行。

其次，反应烧结氮化硅结合碳化硅具有卓越的耐腐蚀性。由于氮化

硅和碳化硅都具有优异的化学稳定性，这种复合材料可以在酸、碱

等腐蚀性介质中长时间使用而不受损。因此，它可以广泛应用于化

工、冶金、石油和其他腐蚀性环境中的设备制造。此外，反应烧结氮化硅结合碳化硅还具有优秀的高温性能。碳化硅

具有非常高的熔点和极低的热膨胀系数，而氮化硅具有较高的热导

率和热稳定性。由于这些特点的结合，该材料可以在高温环境下保

持其强度和稳定性，因此被广泛应用于航空航天、能源、电子等领

域。

最后，反应烧结氮化硅结合碳化硅的制备工艺相对简单，可以通过

控制反应条件和材料配比来实现。这使得批量生产成为可能，降低

了材料的制造成本，进一步推动了其应用。

总而言之，反应烧结氮化硅结合碳化硅是一种具有广泛应用前景的

高性能陶瓷材料。其出色的机械性能、耐腐蚀性、高温性能以及相

对简单的制备工艺使其成为众多领域中的理想选择。随着科技的不

断发展，相信这种材料将在未来发挥更大的作用。