Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cấu trúc vi mô và tính chất điện môi của vật liệu 3D BNf/Si3N4 được chế tạo bằng phương pháp CVI
Tóm tắt
Là những vật liệu có khả năng trong suốt sóng được áp dụng ở nhiệt độ cao, các hợp chất gốm ma trận 3D BNf/Si3N4 đã được chuẩn bị thông qua quá trình thẩm thấu hơi hóa học áp lực thấp (LPCVI/CVD) từ tiền chất khí SiCl4-NH3-H2-Ar ở 800 °C. Quá trình dày đặc, cấu trúc vi mô và các tính chất điện môi của các hợp chất 3D BNf/Si3N4 đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy 3D BNf/Si3N4 đã được chế tạo thành công bằng LPCVI/CVD, với độ rỗng mở cuối cùng là 2.37% và mật độ là 1.89 g/cm3. Động học dày đặc của 3D BNf/Si3N4 theo một mô hình theo cấp số nhân điển hình. Ma trận Si3N4 đã được thẩm thấu đồng đều vào khuôn BNf xốp. Ma trận Si3N4 được lắng đọng là vô định hình qua phân tích XRD. Việc đưa sợi BN vào gốm Si3N4 đã làm giảm điện trở của Si3N4. Các hợp chất BNf/Si3N4 được chế tạo có điện trở thấp là 3.68 và tổn thất điện môi thấp hơn 0.01, không phụ thuộc vào nhiệt độ dưới 400 °C. Hệ số truyền của hợp chất BNf/Si3N4 là 0.57 và giữ ổn định dưới 400 °C. BNf/Si3N4 có thể được chế tạo ở nhiệt độ thấp và có thể là ứng cử viên cho các vật liệu trong suốt sóng vi ba.
Từ khóa
#3D BNf/Si3N4 #gốm ma trận #điện môi #thẩm thấu hơi hóa học #tổn thất điện môi #tính chất vật liệuTài liệu tham khảo
Yin X, Kong L, Zhang L, et al. Electromagnetic Properties of Si-C-N Based Ceramics and Composites[J]. International Materials Reviews, 2014,59(6): 326–355
Chen ZF, Wan SC, Cheng ZQ, et al. Microstructure of the BNf/Si3N4 Composites Prepared by LPCVD[J]. Science and Engineering of Composite Materials, 2009,16(2): 133–138
Ding SQ, Zeng YP, Jiang DL. Oxidation Bonding of Porous Silicon Nitride Ceramics with High Strength and Low Dielectric Constant[J]. Materials Letters, 2007,61(11–12): 2 277–2 280
Paquette DG. Method of Making a Radar Transparent Window Material Operable Above 2000 °C[P]. United States: 5,627,542, 1997
Zhao YJ, Zhang YJ, Gong HY, et al. Effects of Y2O3-MgO Nanopow-ders Content on Mechanical and Dielectric Properties of Porous BN/ Si3N4 Composites[J]. Ceramics International, 2015,41(3): 3 618–3 623
Pyzik AJ, Beaman DR. Microstructure and Properties of Self-Reinforced Silicon-Nitride[J]. Journal of the American Ceramic Society, 1993,76(11): 2 737–2 744
Riley FL. Silicon Nitride and Related Materials[J]. Journal of the American Ceramic Society, 2000,83(2): 245–265
Zou C, Zhang C, Li B, et al. Fabrication and Properties of Borazine Derived Boron Nitride Matrix Wave-Transparent Composites Reinforced by 2.5 Dimensional Fabric of Si-N-O Fibers[J]. Materials Science and Engineering: A, 2015,620: 420–427
Zou CR, Li B, Wang SQ, et al. Fabrication and High-Temperature Mechanical Properties of 2.5D Si3N4f/BN Fiber-Reinforced Ceramic Matrix Composite[J]. Materials & Design, 2016,92: 335–344
Xia YF, Zeng YP, Jiang DL. Dielectric and Mechanical Properties of Porous Si3N4 Ceramics Prepared via Low Temperature Sintering[J]. Ceramics International, 2009,35(4): 1 699–1 703
Wang SJ, Jia DC, Yang ZH, et al. Effect of BN Content on Microstruc-tures, Mechanical and Dielectric Properties of Porous BN/Si3N4 Composite Ceramics Prepared by Gel Casting[J]. Ceramics International, 2013,39(4): 4 231–4 237
Zhao YJ, Zhang YJ, Gong HY, et al. Gas Pressure Sintering of BN/ Si3N4 Wave-Transparent Material with Y2O3-MgO Nanopowders Addi-tion[J]. Ceramics International, 2014,40(8): 13 537–13 541
Mazdiyasni KS, Ruh R. High/Low Modulus Si3N4-BN Composite for Improved Electrical and Thermal Shock Behavior[J]. Journal of the American Ceramic Society, 1981,64(7): 415–419
Feng YR, Gong HY, Zhang YJ, et al. Effect of BN Content on the Mechanical and Dielectric Properties of Porous BNp/Si3N4 Ceramics[J]. Ceramics International, 2016,42(1): 661–665
Lei YP, Wang YD, Song YC, et al. Nearly Stoichiometric BN Fiber with Low Dielectric Constant Derived from Poly[(Alkylamino)Bora-zine][J]. Materials Letters, 2011,65(2): 157–159
Lin L, Zheng Y, Zheng Y, et al. Facile Synthesis of Hexagonal Boron Nitride Fibers and Flowers[J]. Materials Letters, 2007,61(8–9): 1 735–1 737
Paine RT, Narula CK. Synthetic Routes to Boron Nitride[J]. Chemical Reviews, 1990,90(1): 73–91
Lei YP, Wang YD, Song YC, et al. Nearly Stoichiometric BN Fiber by Curing and Thermolysis of a Novel Poly[(Alkylamino)Borazine][J]. Ceramics International, 2011,37(6): 1 795–1 800
Zhuang YL, Wang SJ, Jia DC, et al. Fabrication of Gel Cast BN/Si3N4 Composite Ceramics from Surface-Coated BN Powder[J]. Materials Science and Engineering: A, 2015,626: 27–33
X Hongzhao, W Chongha, Z Mingxia, et al. Study on Preparation and Mechanical Properties of the Three-Dimensional BN Fibers Reinforced Wave-Transparent Ceramic Composites[J]. Advanced Ceramics, 2008(02): 10–12
Naslain R. Design, Preparation and Properties of Non-Oxide CMCs for Application in Engines and Nuclear Reactors: An Overview[J]. Composites Science and Technology, 2004,64(2): 155–170
Yan XT, Xu Y. Chemical Vapour Deposition: An Integrated Engineering Design for Advanced Materials[M]. New York: Springer Science & Business Media, 2010, 172–173
Golecki I. Rapid Vapor-Phase Densification of Refractory Compos-ites[J]. Materials Science and Engineering: Reports, 1997,20(2): 37–124
Penn SJ, Alford NM, Templeton A, et al. Effect of Porosity and Grain Size on the Microwave Dielectric Properties of Sintered Alumina[J]. Journal of the American Ceramic Society, 1997,80(7): 1885–1888
Zheng G. Eelectromagnetic Absorbing Properties and Its Optimization of Si 3N4 -SiC Composite Ceramic[D]. Xi’an: Northwestern Polytechnical University, 2013
Zhao D, Zhang Y, Gong H, et al. BN Nanoparticles/Si3N4 Wave-Transparent Composites with High Strength and Low Dielectric Constant[J]. Journal of Nanomaterials, 2011, 2011: 5
Han G. Fundamental Manufacturing Techniques by CVI Route for Continuous Fiber Reinforced Silicon Nitride Matrix Composites[D]. Xi’an: Northwestern Polytechnical University, 2008