氮化硅发热体的稳定性

氮化硅发热体是一类重要的先进高温结构陶瓷，具有热膨胀系数小、硬度大、弹性模量高以及热温度性能、化学稳定性、绝缘性好等特点，此外它还耐氧化，耐腐蚀和耐磨损等优点使之具有广泛的应用前景[13]。纯的氮化硅在室温时不吸收微波能，近乎微波透明物质，难以依靠自身的介电损耗来加热。如何促使样品均匀地升温到一定的烧结温度是烧结的关键。氮化硅陶瓷的介电损耗不但很低而且随温度变化不大，其导热性也非良好，在快速升温中，样品开裂打弧或局部过热等现象不可避免会出现。

 Yoon Chang Kim[14]使用高纯α-Si3N4粉为原料，Al2O3、Y2O3为助烧剂，添加量12%(Al2O3:Y2O3=1:3)，混合后以酒精为介质，用Al2O3球球磨24h，干燥分散后，将粉先用30MPa压力预压后用200MPa等静压，压成24×12(mm)的样品。用2.45GHz、6kW微波炉，升温速率25℃/min;常规烧结采用石墨炉无压烧结，烧成制度与微波烧结相同，且均在氮气气氛中烧成。

 由于γ-Si3N4低温时在微波中的损耗很小，需要用SiC作为低温吸收微波的发热体，当样品温度起过临界温度1390℃后，立即就会吸收微波自身发热。结果显示微波可以促进α-Si3N4的α相向β相转变的速度，提高密度。比较微波烧结及常规烧结1750℃样品的扫描电镜图，在同样配方、同样烧结制度下，微波烧结材料的基质中有较大的长形颗粒，保温2h后长形颗粒的比例及颗粒度都有了显著增长，而常规烧结的样品即使保温5h也没有这样的效果。在微波烧结中1725℃就可形成针状的β-Si3N4样品，而常规烧结1800℃也无法获得这样多并且针状显著的β-Si3N4。