黑色氮化硅陶瓷的制备及性能研究

摘要

通过系统研究NbO的掺杂对氮化硅陶瓷样品性能的影响，发现掺杂NbO可以改善β-Si₃N₄晶粒的微观结构，并且生成韧性更好的Si₂N₂O第二相，进而有效提高氮化硅陶瓷的力学性能。研究表明，当掺杂量为5 wt.%时，样品具有最佳的光学和力学性能，最终采用热压烧结工艺制备出高致密、高性能的黑色氮化硅陶瓷样品，其维氏硬度和断裂韧性分别可达21.68 GPa和10.08 MPa·m^1/2。在可见光范围内，Nb²⁺离子的核外电子发生d-d跃迁，吸收了全部的可见光，表现出均匀亮黑色，明度值L^*达到了40.10，颜色指数a^*和b^*分别达到了0.81和1.12。

关键词

氮化硅陶瓷 / 热压烧结 / 颜色

基金资助

内蒙古自治区高校创新团队(NMGIRT2215); 内蒙古自然科学基金(2022JQ09); 2023年内蒙古自治区自然科学基金项目(2023QN02009); 2022年内蒙古自治区高等学校碳达峰碳中和研究专项(STZX202202); 2023年内蒙古自治区直属高校基本科研业务费(2023QNJS189)