CAC采访 | 如何玩转氮化硅?中科光物院有话说!

发布时间 | 2023-05-29 11:57 分类 | 行业要闻 点击量 | 1069
氮化硅
导读:在CAC2023广州先进陶瓷展上,专业从事高品质Si3N4粉体生产与研发的齐鲁中科光物理与工程技术研究院吸引了小编的目光,小编有幸在现场采访到了该研究院部门负责人马光山先生,请他为我们分享一下...

结构陶瓷种类繁多,其中氮化硅陶瓷Si3N4因各方面性能较为平衡,被誉为“结构陶瓷之王”,适用于机械振动大、热冲击大、电流冲击大以及要求具有高可靠性、高稳定性的应用场合,是制备陶瓷基板的优良材料。而氮化硅陶瓷粉体的纯度、粒度、晶型对基板成型工艺、烧结工艺以及最终产品性能都有着重大的影响,因此,氮化硅粉体的制备工艺尤为重要。

在CAC2023广州先进陶瓷展上,专业从事高品质Si3N4粉体生产与研发的齐鲁中科光物理与工程技术研究院吸引了小编的目光,小编有幸在现场采访到了该研究院部门负责人马光山先生,请他为我们分享一下目前齐鲁中科光物院氮化硅粉体的生产技术情况。

CAC

Q1:了解到贵单位一直致力于高品质陶瓷粉体的生产与研发,请问一下贵单位在技术上取得了哪些进展?

A1:我们单位是济南市和中国科学院理化技术研究所共建的事业单位,依托于中国科学院理化技术研究所强大的科研实力和技术积累,我们一直致力于燃烧合成高品质陶瓷粉体材料的理论和工艺研究,目前已经取得了“燃烧合成装备大型化、燃烧反应过程调控智能化以及工艺产品稳定化”全方位的技术突破,本次CAC展会,我们也带来了α-Si3N4粉体、β-Si3N4粉体、MgSiN2粉体、β-SiC粉体等,这些产品相含量高、纯度高、稳定性好,品质都达到了国内领先水平。

陶瓷粉体

展品展示

Q2:众所周知,氮化硅粉体有着“结构陶瓷之王”的称号,贵单位也是氮化硅粉体生产研发的佼佼者,马先生能为我们详细介绍下贵单位生产的氮化硅粉体吗?

A2:氮化硅是一种共价键化合物,有α、β和γ三种晶型,比较常见的是α-Si3N4和β-Si3N4,这两种晶型都能在常压下合成。本单位采用燃烧合成工艺制备的α-Si3N4配方粉是在较低的温度下合成的,并经历了快速的升降温过程,具有较高的烧结活性、低温稳定性和高α相含量(α≥93%),常用作新能源、风力发电以及一些极端特殊行业的高导热基板、轴承球和结构件等。但需要注意的是,α-Si3N4在1700℃时会转变成β相,并且这一过程不可逆,因此在烧结时需控制好温度。而β-Si3N4理论上单晶热导率可高达320 W/m·K,但其晶格氧含量、相含量均会影响其热导率,本单位生产的β-Si3N4的相含量达到98%以上,氧含量控制在1.0%以内,能保证热导率的正常发挥,可用作高导热填料、高强高热导Si3N4陶瓷的晶种等。此外,为了进一步提升氮化硅陶瓷的热导率,本单位还研发了高纯度、性能稳定及高抗弯强度的MgSiN2粉体作为烧结助剂,研究表明,它能够净化Si3N4晶粒,降低氮化硅晶格氧含量,增强晶粒生长,从而大幅提高氮化硅陶瓷的热导率及抗弯强度。

Q3:目前,贵单位的氮化硅粉体的产业化情况如何?未来想要实现怎样的目标?

A3:本项目组自2002年成立以来,一直在稳步发展,产品品质也达到了国内领先水平。目前已在济南建成200吨高品质氮化硅粉体生产线,力争实现氮化硅陶瓷基板粉体国产自主替代,满足国内下游客户的需求。我们现在的目标是建成国际最大的高品质氮化硅陶瓷粉体燃烧合成生产线,致力于“技术-产品-应用”的知行合一,希望能以燃烧合成技术引领我国先进陶瓷产业发展。

总结

犯其至难而图其志远,感谢齐鲁中科背后的科研工作者们,正是许多如你们一样不惧艰辛、攻坚克难的科研人员,我国先进陶瓷产业才得以蓬勃发展。相信秉承“知行合一”科研精神,未来齐鲁中科定能实现“国际最大的高品质氮化硅陶瓷粉体燃烧合成生产线”的目标。最后,感谢各位展商对CAC广州国际先进陶瓷展的支持,我们为能成为你们展示的平台而感到荣幸,希望未来继续携手,为我国先进陶瓷事业添柴加薪。


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作者:粉体圈

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