[发明专利]多孔梯度氮化硅-碳化硅复相陶瓷及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种电磁吸波用多孔梯度氮化硅‑碳化硅复相陶瓷的制备方法。该方法以廉价的硅藻土和酚醛树脂为原料，利用氧化铝模具制备出硅藻土坯体，在对硅藻土坯体进行烧结时，利用石墨模具对硅藻土坯体定向通入氮气，利用氮气在硅藻土坯体中被逐渐消耗而产生的分压渐变，最终在多孔氮化硅‑碳化硅复相陶瓷中形成了连续梯度的碳化硅分布。该方法能够在多孔氮化硅‑碳化硅复相陶瓷内部形成连续梯度的碳化硅分布，即能有效减少多孔氮化硅‑碳化硅复相陶瓷表面对电磁波的反射，又能保证多孔氮化硅‑碳化硅复相陶瓷内部对电磁波的吸收效果，显著提高了多孔氮化硅‑碳化硅复相陶瓷的电磁吸波性能。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种电磁吸波用多孔梯度氮化硅-碳化硅复相陶瓷的制备方法。所制备的复相陶瓷在军事领域中，是一种理想的高温电磁吸波材料，在民用领域中，是一种性能优异的吸收型高温电磁屏蔽材料。

背景技术

氮化硅和碳化硅是两种性能优异的结构陶瓷，具有很好的力学性能、化学稳定性和耐高温性能，在军事、化工、医药、航空、航天领域有着广泛的应用。由于对电磁波的响应特性截然不同，近几年氮化硅和碳化硅分别成为电磁透波领域和电磁吸波领域的研究焦点。

氮化硅由于具有较低的介电常数，常被用于制备各种性能优异的高温电磁透波材料。文献“Oxidation bonding of porous silicon nitride ceramics with highstrength and low dielectric constant. Mater. Lett., 61 (2007), No. 2277–2280.”公开了一种氧化烧结制备多孔氮化硅—二氧化硅复相陶瓷的方法。该方法将氮化硅粉冷压成型，在1200℃~1500℃进行氧化烧结制成多孔氮化硅—二氧化硅复相陶瓷，该复相陶瓷介电常数为3.1~4.6，弯曲强度为46MPa~129MPa，其介电常数与二氧化硅相当，力学性能却优于二氧化硅。文献“Mechanical and dielectric properties of porous Si₃N₄–SiO₂ composite ceramics. Mater. Sci. Eng. A，500（2009），No. 63–69.”公开了一种氧化烧结结合溶胶浸渍制备多孔氮化硅—二氧化硅复相陶瓷的方法。该方法先将氮化硅和酚醛树脂的混合粉体冷压成型，在1250℃烧结制成多孔氮化硅—二氧化硅复相陶瓷；然后浸渍硅溶胶再烧结，将复相陶瓷的弯曲强度显著提高至119MPa~120MPa，介电常数控制在3.6~3.8。文献“Microstructure and properties of porous Si₃N₄ ceramics with a densesurface. Int. J. Appl. Ceram. Technol.，8（2011），No. 627–636.”公开了一种无压烧结制备多孔氮化硅陶瓷的方法。将氮化硅、氧化镥和酚醛树脂按比例混合后冷压成型，在氮气保护下1800℃烧结2小时，制备出孔隙率高达46~53%的多孔氮化硅陶瓷，该陶瓷的介电常数为3.7~4.0，弯曲强度高达143MPa~207MPa。