黑色氮化硅陶瓷的制备及性能研究

任喆; 周芬; 吴浠; 尚炜翔; 包金小

doi:10.13957/j.cnki.tcxb.2025.03.013

陶瓷学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (03) : 554 -561. DOI: 10.13957/j.cnki.tcxb.2025.03.013

黑色氮化硅陶瓷的制备及性能研究

任喆, 周芬, 吴浠, 尚炜翔, 包金小

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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。