結(jié)構(gòu)陶瓷種類繁多，其中氮化硅陶瓷Si₃N₄因各方面性能較為平衡，被譽為“結(jié)構(gòu)陶瓷之王”，適用于機械振動大、熱沖擊大、電流沖擊大以及要求具有高可靠性、高穩(wěn)定性的應(yīng)用場合，是制備陶瓷基板的優(yōu)良材料。而氮化硅陶瓷粉體的純度、粒度、晶型對基板成型工藝、燒結(jié)工藝以及最終產(chǎn)品性能都有著重大的影響，因此，氮化硅粉體的制備工藝尤為重要。

在CAC2023廣州先進陶瓷展上，專業(yè)從事高品質(zhì)Si₃N₄粉體生產(chǎn)與研發(fā)的齊魯中科光物理與工程技術(shù)研究院吸引了小編的目光，小編有幸在現(xiàn)場采訪到了該研究院部門負責人馬光山先生，請他為我們分享一下目前齊魯中科光物院氮化硅粉體的生產(chǎn)技術(shù)情況。

Q1：了解到貴單位一直致力于高品質(zhì)陶瓷粉體的生產(chǎn)與研發(fā)，請問一下貴單位在技術(shù)上取得了哪些進展？

A1：我們單位是濟南市和中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所共建的事業(yè)單位，依托于中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所強大的科研實力和技術(shù)積累，我們一直致力于燃燒合成高品質(zhì)陶瓷粉體材料的理論和工藝研究，目前已經(jīng)取得了“燃燒合成裝備大型化、燃燒反應(yīng)過程調(diào)控智能化以及工藝產(chǎn)品穩(wěn)定化”全方位的技術(shù)突破，本次CAC展會，我們也帶來了α-Si₃N₄粉體、β-Si₃N₄粉體、MgSiN₂粉體、β-SiC粉體等，這些產(chǎn)品相含量高、純度高、穩(wěn)定性好，品質(zhì)都達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。

展品展示

Q2：眾所周知，氮化硅粉體有著“結(jié)構(gòu)陶瓷之王”的稱號，貴單位也是氮化硅粉體生產(chǎn)研發(fā)的佼佼者，馬先生能為我們詳細介紹下貴單位生產(chǎn)的氮化硅粉體嗎？

A2：氮化硅是一種共價鍵化合物，有α、β和γ三種晶型，比較常見的是α-Si₃N₄和β-Si₃N₄，這兩種晶型都能在常壓下合成。本單位采用燃燒合成工藝制備的α-Si3N4配方粉是在較低的溫度下合成的，并經(jīng)歷了快速的升降溫過程，具有較高的燒結(jié)活性、低溫穩(wěn)定性和高α相含量（α≥93%），常用作新能源、風力發(fā)電以及一些極端特殊行業(yè)的高導(dǎo)熱基板、軸承球和結(jié)構(gòu)件等。但需要注意的是，α-Si₃N₄在1700℃時會轉(zhuǎn)變成β相，并且這一過程不可逆，因此在燒結(jié)時需控制好溫度。而β-Si₃N₄理論上單晶熱導(dǎo)率可高達320 W/m·K，但其晶格氧含量、相含量均會影響其熱導(dǎo)率，本單位生產(chǎn)的β-Si₃N₄的相含量達到98%以上，氧含量控制在1.0%以內(nèi)，能保證熱導(dǎo)率的正常發(fā)揮，可用作高導(dǎo)熱填料、高強高熱導(dǎo)Si₃N₄陶瓷的晶種等。此外，為了進一步提升氮化硅陶瓷的熱導(dǎo)率，本單位還研發(fā)了高純度、性能穩(wěn)定及高抗彎強度的MgSiN₂粉體作為燒結(jié)助劑，研究表明，它能夠凈化Si₃N₄晶粒，降低氮化硅晶格氧含量，增強晶粒生長，從而大幅提高氮化硅陶瓷的熱導(dǎo)率及抗彎強度。

Q3：目前，貴單位的氮化硅粉體的產(chǎn)業(yè)化情況如何？未來想要實現(xiàn)怎樣的目標？

A3：本項目組自2002年成立以來，一直在穩(wěn)步發(fā)展，產(chǎn)品品質(zhì)也達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。目前已在濟南建成200噸高品質(zhì)氮化硅粉體生產(chǎn)線，力爭實現(xiàn)氮化硅陶瓷基板粉體國產(chǎn)自主替代，滿足國內(nèi)下游客戶的需求。我們現(xiàn)在的目標是建成國際最大的高品質(zhì)氮化硅陶瓷粉體燃燒合成生產(chǎn)線，致力于“技術(shù)-產(chǎn)品-應(yīng)用”的知行合一，希望能以燃燒合成技術(shù)引領(lǐng)我國先進陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

總結(jié)

犯其至難而圖其志遠，感謝齊魯中科背后的科研工作者們，正是許多如你們一樣不懼艱辛、攻堅克難的科研人員，我國先進陶瓷產(chǎn)業(yè)才得以蓬勃發(fā)展。相信秉承“知行合一”科研精神，未來齊魯中科定能實現(xiàn)“國際最大的高品質(zhì)氮化硅陶瓷粉體燃燒合成生產(chǎn)線”的目標。最后，感謝各位展商對CAC廣州國際先進陶瓷展的支持，我們?yōu)槟艹蔀槟銈冋故镜钠脚_而感到榮幸，希望未來繼續(xù)攜手，為我國先進陶瓷事業(yè)添柴加薪。

粉體圈整理

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