过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (10): 1064-1074.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225050
杨帆, 韩召*, 刘鹏飞, 李杰
Fan YANG, Zhao HAN*, Pengfei LIU, Jie LI
摘要: 随着氮化硅(Si3N4)陶瓷在航空航天、电子器件和高温结构材料等应用领域的不断扩展,对高质量Si3N4粉体的需求日益增加。然而,传统硅亚胺热解法普遍存在结晶温度较高与晶须易形成的问题,严重影响Si3N4粉体质量与应用性能。本研究的创新点在于引入熔盐环境,通过降低硅亚胺[Si(NH)2]的结晶与相变温度,实现了对Si3N4粉体粒径的控制,并避免了不规则晶须的生成。研究以Si(NH)2为原料、氯化钠(NaCl)为熔盐介质,采用熔盐热解法制备了形貌规则的α-Si3N4粉体,并探究了热解温度和硅盐比对粉体物相组成、粒径分布及微观形貌的影响。结果表明,NaCl熔盐可显著降低Si(NH)2结晶与相变温度,在1400℃保温2 h的条件下,Si(NH)2可完全转化为结晶度高、形貌规则的Si3N4粉体,其中α-Si3N4含量达75.52wt%,平均粒径为905.40 nm。此外,随NaCl熔盐含量增加,粉体中α-Si3N4含量呈先降低后增加的变化趋势,但粉体粒径逐渐减小。该方法有效抑制Si(NH)2热解过程中晶须的形成,降低α-Si3N4粉体的结晶温度。机理分析显示,在熔盐提供的液相环境中,Si(NH)2通过溶解-析出机制促进α-Si3N4颗粒生长。此方法为制备高质量、形貌规则的Si3N4粉体提供了新思路,具有广泛的应用潜力。