催化氮化制备氮化硅粉体

赵万国，古亚军，李发亮，王军凯，张海军，张少伟

(武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，武汉　430081)



催化氮化制备氮化硅粉体

赵万国，古亚军，李发亮，王军凯，张海军，张少伟

(武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，武汉430081)

氮化硅陶瓷由于具有优良的机械性能、化学性能和物理性能而被广泛应用于化工、冶金及航天等领域。催化氮化法制备氮化硅可以有效避免 “硅芯”及“流硅”等不完全氮化形为的发生；并促进氮化硅晶须的原位反应合成，改善氮化硅基材料界面的显微结构，提高最终制品的力学性能。本文综述了金属及金属氧化物催化剂催化氮化反应生成氮化硅的最新进展及一维氮化硅的原位生成机理，并在此基础上展望了催化氮化制备氮化硅工艺今后的发展方向。

氮化硅； 一维纳米材料； 催化氮化； 反应机理

1　引　言

氮化硅(Si3N4)陶瓷以其优良的抗氧化性、良好的热、化学稳定性、高的强度和硬度及优异的自润滑性等，被广泛用做高温耐腐耐磨零部件、高速切削刀具和雷达天线罩等，其应用领域涉及机械、化工、电子和军工等行业[1-3]。

Si3N4属六方晶系，可分为α-Si3N4和β-Si3N4两种晶型，一般认为α-Si3N4在1400～1600 ℃时发生不可逆相变，转变为β-Si3N4。常见的Si3N4粉体制备方法有直接氮化法[4,5]、碳热还原法[6]、气相法[7]、自蔓延法[8,9]、热分解法[10]和溶胶-凝胶法等[11,12]。采用这些方法合成Si3N4粉体的优缺点如表1所示。和其他方法相比，硅(Si)粉直接氮化法具有生产工艺简单、适合工业化生产的优点，是制备Si3N4粉体最常用的方法。……