高导热氮化硅陶瓷材料的研究进展

原料粉体的影响

原料粉体是影响陶瓷物理、力学性能的关键因素，特别是对于高导热氮化硅陶瓷，原料粉体的纯度、粒度、物相会对氮化硅的热导率、力学性能产生重要影响。
由于氮化硅的传热机制为声子传热，当晶格完整无缺陷时，声子的平均自由程越大，氮化硅长年回收，热导率越高，而晶格中的氧往往伴随着空位、位错等结构缺陷，显着地降低了声子的平均自由程，乌鲁木齐氮化硅，导致热导率降低。

因此降低晶格氧含量是提高氮化硅热导率的关键，而控制原料粉体中的氧含量则是降低晶格氧含量的有效手段。
在高导热氮化硅陶瓷的制备过程中，初始原料粉体分为硅粉体系和氮化硅粉体系。
其中，以硅粉作为原料粉体的优势是硅粉纯度高，往往达到99.99％以上，粉体颗粒表面氧含量极低，氮化硅回收，这是氮化硅原料粉很难达到的。

氮化硅陶瓷(Si3N4)具有优异的抗弯强度、抗热震性、抗酸碱腐蚀性以及热导性能，是航空航天、器械、电动汽车等领域的关键材料。
研究表明氮化硅陶瓷具有很高的理论热导率，氮化硅为强共价键化合物，其导热是以晶格热振动为主导，而影响陶瓷导热性能的关键是第二相含量和晶格缺陷，尤其是晶格内氧缺陷对氮化硅陶瓷导热性能影响很大。
多孔和粉末状氮化硅的氧化行为，动态氧化气氛、多孔和粉末状样品会使得氮化硅被氧化的更严重。

氮化硅粉体氧存在两种形式，一种是在表面形成二氧化硅氧化层，一种是进入氮化硅晶格形成氧缺陷。
在粉体制备过程中，氮化硅常年回收，晶格内部和粉体颗粒表面吸附的氧大概有1wt%左右。
高温下氧会溶于晶格，取代氮原子生成硅空位，形成声子传播过程中的散射中心，影响氮化硅导热性能。
粉体氧含量越低，制备的陶瓷综合性能越好。

氮化硅与水几乎不发生作用；在浓强酸溶液中缓慢水解生成铵盐和二氧化硅；易溶于，与稀酸不起作用。
浓强碱溶液能缓慢腐蚀氮化硅，熔融的强碱能很快使氮化硅转变为硅酸盐和氨。
氮化硅在 600℃以上能使过渡金属（见过渡元素）氧化物、氧化铅、氧化锌和二等还原，并放出氧化氮和二氧化氮。
1285℃ 时氮化硅与二氮化三钙Ca3N2发生以下反应：

Ca3N2 Si3N4─→3CaSiN2

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