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本文以Si<,3>N<,4>基陶瓷复合材料在雷达天线罩上的应用为基础,通过利用Si<,3>N<,4>基陶瓷优良力学性能与多孔陶瓷的制备方法相结合,进一步提高Si<,3>N<,4>陶瓷的介电性能,后再利用纳米SiO<,2>更加优良的介电性能和纳米材料的一些优良特性,最终制得介电常数和力学性能更加优异的多孔纳米Si<,3>N<,4>-SiO<,2>复合透波材料.
本文研究了不同含量的淀粉和碳粉两种造孔剂,对制备多孔Si3N4陶瓷材料的气孔率、体积密度、介电常数和抗弯强度的影响,确定最佳的造孔剂和其含量.在其基础上研究分别加入不同含量的纳米Si<,3>N<,4>和纳米SiO<,2>,对复合材料气孔率、体积密度、介电常数和抗弯强度的影响.
研究结果表明:淀粉和碳粉的加入都可以制备出多孔Si3N4陶瓷,但在相同加入量的情况下,淀粉的造孔效果明显好于碳粉,随着造孔剂含量的增加,材料可以获得更好的气孔率和介电常数,但对材料的力学性能产生不利的影响,通过比较确定30﹪淀粉为最佳.在含淀粉30﹪的Si<,3>N<,4>中加入适量的纳米Si<,3>N<,4>或纳米SiO<,2>都会获得优异的介电常数和抗弯强度,尤其是抗弯强度获得了很好的提高,5﹪的纳米含量为最佳,再随着纳米Si<,3>N<,4>或纳米SiO<,2>含量的增加,材料的抗弯强度大幅下降.通过对复合材料气孔率、介电常数和抗弯强度的比较,最终确定造孔剂淀粉含量30﹪、纳米SiO<,2>含量为5﹪的Si<,3>N<,4>-SiO<,2>复合材料为最优.
通过扫描电镜(SEM)和x-射线衍射(XRD)等技术对Si<,3>N<,4>-SiO<,2>复合材料分析研究,a-Si<,3>N<,4>基本转变成D-Si<,3>N<,4>,在主晶相间形成了一些Y-Si-O-N复合的粘结相,提高了材料的力学性能.