题目：多孔氮化硅陶瓷的水热制备

多孔氮化硅陶瓷因其具有较低的密度、较高的强度、耐高温，抗氧化、抗腐蚀等性能，被广泛的应用于环保、节能、化工、石油、冶炼、食品、制药、生物医学等多个科学领域。由于氮化硅由共价键构成，很难烧结，对于非氧化物陶瓷，为防止高温氧化反应的发生，通常要在气氛保护下烧结。目前国内外均采用添加助剂活化烧结工艺，或在较高的温度下进行热等静压烧结、真空热压烧结和气氛烧结。这样的方法不仅对设备的要求较高，而且能耗较大，限制了多孔陶瓷的生产与发展。针对以上缺点，本研究提出并实现了一种采用水热方法烧结陶瓷多孔体的新方法：在水热的条件下，作为介质的硅溶胶颗粒扩散到多孔坯体内部，按照溶解-沉淀机理，团聚并沉积到氮化硅晶粒之间，制得了具有良好力学性能的陶瓷多孔体。选用Si3N4和SiO2前驱体溶胶为原料，采用胶态成型工艺，使柱状β-Si3N4和颗粒状的α-Si3N4相互搭接构架多孔结构，并对作为水热介质的碱性硅溶胶进行超声处理。很好地解决了多孔坯体的强度不高，在水热过程中容易塌散以及作为介质的SiO2溶胶在容易凝胶这两方面的问题。由于水热温度(200℃)较低，不会像高温液相烧结反应那样产生大量液相，在水热反应后陶瓷多孔体不会产生较大的体积变化。通过分析不同水热条件下氮化硅多孔陶瓷的开气孔率、抗弯强度、维式硬度等性能参数，确定了200℃下保温7天为最优的水热工艺。考察了溶胶浓度、超声时间和颗粒级配等因素对氮化硅多孔陶瓷气孔率及力学性能的影响。通过对颗粒配比的控制，实现了气孔率可控，得到气孔率介于24.7%-51.2%、抗弯强度介于30MPa-70MPa、维式硬度介于0.3GPa-1.52GPa的一系列氮化硅多孔陶瓷。