纳米氮化硅制备天线罩材料介电性能的研究郭文利

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1、纳米氮化硅制备天线罩材料介电性能的研究_郭文利DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.2003.07.016 第31卷第7期 2003年7月硅酸盐学报Vol.31,No.7July,2003JOURNALOFTHECHINESECERAMICSOCIETY简  报纳米氮化硅制备天线罩材料介电性能的研究郭文利,徐廷献,李爱华(天津大学材料学院,先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室,天津 300072)摘 要:以国产纳米氮化硅粉为原料,经凝胶注模成型后在流动的高纯N2作为控制气氛的条件下,于1510℃常压烧结出相对密度为0.72,结构均一,抗弯强度达89MPa

2、且具有良好介电性能的Si3N4天线罩材料。研究了原料的纯度、烧结温度、埋烧气氛对瓷体介电性能的影响。结果表明:纳米粉原料中含有大量的SiO2,可以促进坯体的烧结,同时对瓷体的介电性能有较大的影响。因坯体收缩,在致密化以前,其介电常数随烧结温度的升高而增大。当温度高于1510℃时,随着烧结温度的升高,原料中氮化的Si—O数增加,瓷体的宏观缺陷增加,相对密度降低,因此瓷体的介电常数趋于减小。在1510℃烧结温度下,若不加埋料时,坯体中有的Si—O不能被氮化;用石墨粉作埋料,则发生渗碳现象,降低了Si3N4天线罩材料的介电性能。关键词:氮化硅;天线罩材料;烧结温度;气氛;介电性能

3、中图分类号:TQ174.758文献标识码:A文章编号:04545648(2003)07069804RESEARCHONTHEDIELECTRICPROPERTIESOFRADOMEMATERIALMADEWITHNANOMETERSILICONNITRIDEGUOWenli,XUTingxian,LIAihua(KeyLaboratoryforAdvancedCeramicsandMachiningTechnologyofMinistryofEducation,SchoolofMaterialScienceandEngineering,TianjinUniversity,T

4、ianjin 300072,China)Abstract:Radomematerialswithuniformstructure,goodrelativedensityof0.72,goodfracturestrengthof89MPaandexcellentdielectricpropertieswereprepared,takinghome-madenanometersiliconnitridepowderasrawmaterialandsinteringthegreenbodiesat1510℃underflowingpurenitrogenaftergelcasti

5、ng.Theinfluenceofpurityofthestartingmaterial,sinteringtemperatureandatmosphereondielectricpropertiesofsinteredbodieswerestudied.ItissuggestedthatSiO2existsinthefeedmaypromotethesinter-ing,anditalsoseriouslyaffectdielectricproperties.ThedielectricconstantincreasesandSiO2isnitridizedfurtherl

6、ywiththeincreas-ingofsinteringtemperaturebeforedensification.Macroscopicdefectincreasesandrelativedensityanddielectricconstantreducegrad-uallyatthetemperatureabove1510℃.SiO2cannotbenitridizedsufficientlywhenthegreenbodywasnotembeded.Whengraphitepowderisusedtoembedgreenbodies,carboncrystals

7、comeout,whichdamagesdielectricpropertiesofSi3N4radomegreatlyKeywords:siliconnitride;radomematerial;sinteringtemperature;atmosphere;dielectricproperties  为保护雷达天线,很多天线都配备了天线罩以进行“三防”(飞行器空气动力载荷环境热气流、雨流的冲刷及其载荷振动冲击)。随着毫米波技术的发展,毫米波雷达对天线收稿日期:20021115。修改稿收到日期:20030213。

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1、纳米氮化硅制备天线罩材料介电性能的研究_郭文利DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.2003.07.016 第31卷第7期 2003年7月硅酸盐学报Vol.31,No.7July,2003JOURNALOFTHECHINESECERAMICSOCIETY简  报纳米氮化硅制备天线罩材料介电性能的研究郭文利,徐廷献,李爱华(天津大学材料学院,先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室,天津 300072)摘 要:以国产纳米氮化硅粉为原料,经凝胶注模成型后在流动的高纯N2作为控制气氛的条件下,于1510℃常压烧结出相对密度为0.72,结构均一,抗弯强度达89MPa

2、且具有良好介电性能的Si3N4天线罩材料。研究了原料的纯度、烧结温度、埋烧气氛对瓷体介电性能的影响。结果表明:纳米粉原料中含有大量的SiO2,可以促进坯体的烧结,同时对瓷体的介电性能有较大的影响。因坯体收缩,在致密化以前,其介电常数随烧结温度的升高而增大。当温度高于1510℃时,随着烧结温度的升高,原料中氮化的Si—O数增加,瓷体的宏观缺陷增加,相对密度降低,因此瓷体的介电常数趋于减小。在1510℃烧结温度下,若不加埋料时,坯体中有的Si—O不能被氮化;用石墨粉作埋料,则发生渗碳现象,降低了Si3N4天线罩材料的介电性能。关键词:氮化硅;天线罩材料;烧结温度;气氛;介电性能

3、中图分类号:TQ174.758文献标识码:A文章编号:04545648(2003)07069804RESEARCHONTHEDIELECTRICPROPERTIESOFRADOMEMATERIALMADEWITHNANOMETERSILICONNITRIDEGUOWenli,XUTingxian,LIAihua(KeyLaboratoryforAdvancedCeramicsandMachiningTechnologyofMinistryofEducation,SchoolofMaterialScienceandEngineering,TianjinUniversity,T

4、ianjin 300072,China)Abstract:Radomematerialswithuniformstructure,goodrelativedensityof0.72,goodfracturestrengthof89MPaandexcellentdielectricpropertieswereprepared,takinghome-madenanometersiliconnitridepowderasrawmaterialandsinteringthegreenbodiesat1510℃underflowingpurenitrogenaftergelcasti

5、ng.Theinfluenceofpurityofthestartingmaterial,sinteringtemperatureandatmosphereondielectricpropertiesofsinteredbodieswerestudied.ItissuggestedthatSiO2existsinthefeedmaypromotethesinter-ing,anditalsoseriouslyaffectdielectricproperties.ThedielectricconstantincreasesandSiO2isnitridizedfurtherl

6、ywiththeincreas-ingofsinteringtemperaturebeforedensification.Macroscopicdefectincreasesandrelativedensityanddielectricconstantreducegrad-uallyatthetemperatureabove1510℃.SiO2cannotbenitridizedsufficientlywhenthegreenbodywasnotembeded.Whengraphitepowderisusedtoembedgreenbodies,carboncrystals

7、comeout,whichdamagesdielectricpropertiesofSi3N4radomegreatlyKeywords:siliconnitride;radomematerial;sinteringtemperature;atmosphere;dielectricproperties  为保护雷达天线,很多天线都配备了天线罩以进行“三防”(飞行器空气动力载荷环境热气流、雨流的冲刷及其载荷振动冲击)。随着毫米波技术的发展,毫米波雷达对天线收稿日期:20021115。修改稿收到日期:20030213。

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