高产率低成本激光合成硅基纳米陶瓷粉.pdfVIP

维普资讯 ，(牛) ， l一5 ，厂 ≯ ， 弟 1卷，第 4期 l一5 粉 俸 技 术 1995年 9月 · 研究论文 · 作者介绍 ；粱勇，中国科学院金属研究所擞晶和激光加I研究室 主任 ．研究员，博士生导师。198o年 以来，从事激光表面改性及 旮成纳米超越粉 的研究。完成多项国家衄高技术课题。在国内， 发表论文敷括篇，获国家发 明专利多嘎 。现任全 国激光加工学畚 理事 ．全 国表面I程情报 网副理事长 。 高产率低成本激光合成硅基纳米陶瓷粉 茎 羞 圭 、，郏丰 7 (中冒科学琬金■研究所一沈阳 110015) 摘 要 肿 文采用散光诱导太分子有机硅焙 (tIMDS)气相反应．通过加入附加反应气榔工艺参敢的优化控翻一在 不同旨成条件下翻褥单相非晶轧N．，i9-SiC纳米粉和宽组份变化范目的SiNC 纳米复合粉 (平均粒径 ：10 — 3Ohm)。与通常采用的硅烷相比，采用此有机硅烷澈光合成在等同实验条件下粉产事可摄膏 3—5倍，成 本障低 1倍 ．且具有糟#组戚 ．结构署于控射等优点．是一种具有商业化应用前景的高性能硅基蚺来膏隹份 捌备技l术． 关键词 壁董垫 皂室趋，有机硅烷，茎 垒堕。 纳肇计蚪 l 引言 硅基纳米陶瓷粉 (Si。N．．SiC，SiNxCr)具有广眨的结构和功能应用前景．高纯纳米 Si·N．． SiC粉可做为高性能纳来SiN。；SiC陶瓷材料的粉体原料 “．1_．也可用做纳来增强秆韧化金属 一= 基或陶瓷基材料的添加组元 ：；纳米 SiNxC)粉经常规烧结可形成鳙米复合 ，N．一c陶 № ．釜瓷，此材料不仅具有突出的韧性和高温强度，且表现出共价键陶瓷钓越塑性能 。。。作为功俄 材料应用，纳米 sj；N 和 SiC粉可用于精密光学零件的超精抛光．隐身材料的暖渡组元等 ． m 此外研究还发现纳米非晶Si，N．表现出众多不同于传统粗晶粒材料的功能性质，如强搬性．紫 外发光等 一，作为功能材料有进一步开发应用前景． 制备硅基纳米粉一般采用气相合成法，按加热方式可分为热营炉法，等离子俸法和截光 法等 ，其中激光气相合成法在工艺上和粉体性能上较前两种方法有多种优点-适合翻备离纯 度．细粒径 (50nm)，颗粒均匀，无硬团聚的高性能粉体 ：．因而被认为是 目前最为先进的 硅基纳米陶瓷粉体制备技术。然而由此方法制备的粉体存在着性能和价格的矛盾，这是因为 制备 SiaN ，SiC ，SiN Cr[1,3粉所用的原料主要为价格 昂贵的硅烷。对激光法的商业评估 结果表 明硅烷成本是影响粉体成本的主要因素，寻求廉价替代反应物是降低粉体成本 开拓 其工业化制备的关键… “。 近年来国外曾把研究重点放在采用氯硅烷进行激光合成纳米粉的研究上 ““，但采用氯 维普资讯 2 粉体技术 第 l卷 硅烷有许多缺点：(1)反应物不吸收C0t激光；(2)腐蚀性强；(3)易形成固态副产物污染 粉体等。 多年来，我们将大分子有机硅馓为反应物进行激光合成硅基纳米粉的研究．发现采用此 反应物不仅可大幅度降低粉体成本 ，而且具有高产率．不易生成 自由硅等多种优点 下面论 述采用六甲基乙硅胺烷 (HMDS)激光合成硅纳米粉的形成，工艺控制及粉体表征普结果 2 实验方法