结构陶(tao)瓷(ci)种(zhong)类繁(fan)多,其中氮化硅陶(tao)瓷(ci)Si3N4因(yin)(yin)各方面性(xing)能(neng)较为(wei)平衡,被誉为(wei)“结构陶瓷之(zhi)王”,适用于机械振动大(da)、热冲击大(da)、电(dian)流冲击大(da)以及(ji)要(yao)求具有高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)、高(gao)稳定性(xing)的(de)应(ying)用场合,是制备陶瓷基(ji)(ji)板的(de)优良(liang)材料。而氮化(hua)硅陶瓷粉体的(de)纯(chun)度、粒度、晶型对基(ji)(ji)板成(cheng)型工(gong)艺(yi)、烧结工(gong)艺(yi)以及(ji)最终产品性(xing)能(neng)都有着(zhe)重大(da)的(de)影响,因(yin)(yin)此(ci),氮化(hua)硅粉体的(de)制备工(gong)艺(yi)尤为(wei)重要(yao)。
在(zai)CAC2023广(guang)州先(xian)进陶瓷展上(shang),专业从事(shi)高品质(zhi)Si3N4粉(fen)体(ti)生(sheng)产与研发的(de)齐鲁(lu)中(zhong)科光(guang)物理与工程(cheng)技(ji)术(shu)研究院吸引了(le)小(xiao)(xiao)编的(de)目光(guang),小(xiao)(xiao)编有(you)幸在现场采访到了(le)该研究院部(bu)门负责人马光(guang)山先生(sheng),请他为我(wo)们分享一下目前齐鲁(lu)中(zhong)科光(guang)物院氮(dan)化(hua)硅粉(fen)体(ti)的(de)生(sheng)产技(ji)术(shu)情况。
Q1:了解到贵单(dan)位一(yi)直致力(li)于高品质(zhi)陶瓷(ci)粉体(ti)的(de)生产与(yu)研发,请问(wen)一(yi)下(xia)贵单(dan)位在技术上(shang)取(qu)得(de)了哪些进展?
A1:我们单位是(shi)济南市和中国科(ke)(ke)学院(yuan)理化(hua)技术研(yan)究所(suo)共建的事业单位,依托于中国科(ke)(ke)学院(yuan)理化(hua)技术研(yan)究所(suo)强大(da)的科(ke)(ke)研(yan)实力和技术积累,我们一直(zhi)致力于燃烧(shao)合成高品质陶瓷粉体材料的理论和工(gong)(gong)艺研(yan)究,目(mu)前(qian)已经(jing)取得(de)了(le)“燃烧(shao)合成装备大(da)型化(hua)、燃烧(shao)反应过程(cheng)调控智(zhi)能化(hua)以及工(gong)(gong)艺产品稳定(ding)化(hua)”全方位的技术突(tu)破,本次(ci)CAC展会(hui),我们也(ye)带来了(le)α-Si3N4粉体(ti)(ti)、β-Si3N4粉(fen)体(ti)、MgSiN2粉(fen)体(ti)、β-SiC粉(fen)体(ti)等,这些产品相含量(liang)高、纯(chun)度高、稳定(ding)性好,品质都达到了国(guo)内领先水平。
展(zhan)品展(zhan)示
Q2:众所周知,氮化(hua)硅(gui)(gui)粉体有着“结(jie)构陶瓷之(zhi)王”的称(cheng)号,贵(gui)单位(wei)也是氮化(hua)硅(gui)(gui)粉体生产研发的佼佼者,马(ma)先生能(neng)为我们详(xiang)细介绍下贵(gui)单位(wei)生产的氮化(hua)硅(gui)(gui)粉体吗?
A2:氮化硅是一种共价键化合物(wu),有α、β和γ三(san)种晶(jing)型(xing),比较常见的(de)是α-Si3N4和β-Si3N4,这两种晶型都(dou)能在(zai)常(chang)压下合成(cheng)(cheng)。本单位采用(yong)燃烧合成(cheng)(cheng)工艺制备的(de)α-Si3N4配(pei)方粉是在(zai)较(jiao)低的(de)温(wen)度下合成(cheng)(cheng)的(de),并经历了快速的(de)升降温(wen)过程(cheng),具有较(jiao)高(gao)的(de)烧结活性、低温(wen)稳定性和(he)高(gao)α相含量(α≥93%),常(chang)用(yong)作(zuo)新能源、风力发电以及一些极端特殊行业的(de)高(gao)导热基(ji)板、轴(zhou)承(cheng)球(qiu)和(he)结构(gou)件等。但需(xu)要注意的(de)是,α-Si3N4在(zai)(zai)1700℃时会(hui)转变(bian)成β相(xiang),并且这(zhei)一过(guo)程不可逆,因此在(zai)(zai)烧结时需(xu)控(kong)制(zhi)好温(wen)度。而β-Si3N4理(li)论上单晶热(re)导率(lv)可高(gao)达320 W/m·K,但其(qi)晶格氧含量、相含量均会影响其(qi)热(re)导率(lv),本单位(wei)生产的β-Si3N4的相含量(liang)达到98%以上,氧含量(liang)控制在1.0%以内,能保证热(re)导率(lv)的正(zheng)常发挥,可用作高(gao)(gao)导热(re)填料、高(gao)(gao)强(qiang)高(gao)(gao)热(re)导Si3N4陶(tao)瓷的(de)晶种等。此外,为了(le)进一步提升氮化硅(gui)陶(tao)瓷的(de)热导率,本单位还研发了(le)高纯度、性能(neng)稳定及高抗(kang)弯强度的(de)MgSiN2粉体作(zuo)为烧结(jie)助剂(ji),研究表明(ming),它能(neng)够净化Si3N4晶(jing)粒(li),降低氮(dan)化硅(gui)(gui)晶(jing)格(ge)氧含量,增(zeng)强晶(jing)粒(li)生长,从而大幅提高(gao)氮(dan)化硅(gui)(gui)陶瓷的热导(dao)率及抗弯强度(du)。
Q3:目(mu)前,贵单位的氮化硅粉体(ti)的产业化情况(kuang)如何?未来想要实(shi)现怎样(yang)的目(mu)标?
A3:本项目组自2002年成(cheng)立(li)以(yi)来,一直(zhi)在(zai)(zai)稳步发(fa)展,产(chan)品品质也达到了国(guo)内领先(xian)(xian)水平。目前已在(zai)(zai)济南建成(cheng)200吨(dun)高(gao)品质氮(dan)化硅(gui)粉(fen)体(ti)生产(chan)线(xian),力(li)争实(shi)现氮(dan)化硅(gui)陶(tao)(tao)瓷基板粉(fen)体(ti)国(guo)产(chan)自主替代,满足(zu)国(guo)内下(xia)游客(ke)户的需求。我们(men)现在(zai)(zai)的目标(biao)是建成(cheng)国(guo)际最大的高(gao)品质氮(dan)化硅(gui)陶(tao)(tao)瓷粉(fen)体(ti)燃(ran)烧(shao)合(he)成(cheng)生产(chan)线(xian),致力(li)于“技术(shu)-产(chan)品-应用”的知行合(he)一,希(xi)望能以(yi)燃(ran)烧(shao)合(he)成(cheng)技术(shu)引领我国(guo)先(xian)(xian)进陶(tao)(tao)瓷产(chan)业(ye)发(fa)展。
总结
犯其至(zhi)难而(er)图其志远,感谢(xie)齐鲁中科(ke)背后(hou)的科(ke)研工作者们(men),正是(shi)许多如(ru)你(ni)们(men)一样不惧(ju)艰辛、攻(gong)坚克难的科(ke)研人员,我(wo)国(guo)先(xian)进陶瓷(ci)产业(ye)才(cai)得(de)以蓬勃(bo)发展。相信秉承“知行(xing)合一”科(ke)研精(jing)神,未(wei)来(lai)齐鲁中科(ke)定能(neng)(neng)实现“国(guo)际最大的高品质氮化(hua)硅陶瓷(ci)粉体燃烧合成生产线(xian)”的目标。最后(hou),感谢(xie)各位展商(shang)对CAC广州国(guo)际先(xian)进陶瓷(ci)展的支持,我(wo)们(men)为(wei)能(neng)(neng)成为(wei)你(ni)们(men)展示的平(ping)台(tai)而(er)感到荣幸(xing),希望未(wei)来(lai)继续携手,为(wei)我(wo)国(guo)先(xian)进陶瓷(ci)事业(ye)添柴加薪(xin)。
粉体圈整理