科技计划：
成果形式：新技术、新工艺
合作方式：技术转让、技术服务、人才培养
参与活动：
专利情况：
未申请专利
成果简介
综合介绍
氮化硅（Si3N4）陶瓷及其复合材料作为一种性能优异的功能材料，在机械、电学/光学器件、耐火材料等多种领域内有广泛的应用。α-Si3N4有利于陶瓷材料中柱状晶的发育，更易于氮化硅陶瓷材料的烧结致密化和自增强，材料的机械强度和断裂韧性会随着原料中α-Si3N4相含量的增加而提高。同时，纳米或亚微米级α-Si3N4超细粉体具有的体积效应和表面效应可以显著提高氮化硅的烧结致密化程度，降低烧结温度，节约能源，使其组成结构均匀化，改善材料的力学性能（强度、韧性和超塑性等）。
创新要点
传统Si粉氮化制备Si3N4材料的合成温度过高，难以避免Si3N4发生α→β相变。为此，制备单相α-Si3N4材料的关键难题在于降低合成温度和防止局部过热。熔融盐作为一种高温离子熔体对物质有较高的溶解能力，而且具有高温稳定性，蒸气压低，粘度低，热容量高，离子迁移和扩散速度较高等特征，是一种优良的化学反应介质。由于熔盐介质的引入，熔盐法可以为反应提供液相环境，显著提高反应物的扩散速率，促进反应的进行。同时，由于熔盐介质贯穿在生成的粉体颗粒之间，阻止粉体之间的相互连接，因而可以保证粉体具有良好的分散性。熔盐较高的热容可以吸收Si粉氮化放出的热量，有效避免Si3N4发生α→β相变。另外，熔盐法在反应过程以及随后的清洗过程中，也会有利于杂质的清除，形成高纯度的反应产物。
技术指标
技术克服了如下问题：1) 制得的Si3N4纯度不高，并且一般是α相与β相的混合物，这是因为：一方面，硅粉氮化是放热反应，容易造成局部瞬时反应温度过高，导致Si3N4发生α→β相变；另一方面，颗粒状硅粉外层的硅氮化后生成Si3N4层包裹在其表面，使得氮气很难向硅颗粒内部扩散，导致颗粒内部的硅难以彻底氮化。2) 氮化温度较高，氮化周期长，能源浪费严重。3) 目前硅粉直接氮化工艺所得到的Si3N4粉体是由块体粉碎制得，其颗粒形状不规则，粒度分布不均匀，局限了Si3N4粉体的应用范围。本技术实现了低温下制备高纯、单相、细晶的α-Si3N4超细粉体，纯度＞99 %，α-Si3N4相含量~98%，粒径~0.2 μm，比表面积＞13 m2/g。
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王庆富与江苏省生产力促进中心高层次人才与外国专家服务处对接成功
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