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为粉末形态,可以制备粉体:若发生在气体固相界面上,可形成薄膜:采用渗透法则可制 备纤维增强淘瓷基复合材料 9.3.31制各纳米粉末 制备高性能陶瓷材料,初始原料粉体的特性,如粒子的粒径、形状、团聚状况、表面 化学成份、杂质含量等,对最终陶瓷制品的质量有显著的影响。通过控制气体流量及配比 反应压力和反应温度,化学气相沉积法能制备高纯超细、窄粒径分布、低团聚的球状粉末。 所制各的超细粉末的烧结温度低于大粒径粉末的烧结温度。制备高熔点结构材料,如W℃ SC、BN等,需要高温烧结。若使用超细粉,可在教低温度和无需添加剂的情况下,获传 致密的烧结体。化学气相沉积法所获的纳米粉末制备纳米陶瓷,可大大提高材料的抗弯 度、断裂韧性等。如用化学气相沉积法制备SiC/Si,N4系统纳米复相陶瓷,当SiC引入量 为10%(体积百分数)时,抗弯强度从SiN4陶瓷的870MPa提高到1000MPa以上,断裂 韧性从5.2MPam2提高到7.0MPam2:当SiC含量为25%(体积百分数)时,常温下抗 弯强度和晰裂韧性分别达到1550MPa和6.5MPam2,在1400℃上述强度不变。采用化学 气相沉积法制备的纳米粉末主要有SiN4、SiN,H、TiN、ZN、N、SiC、TiC、NbC MoC、WC等 933.2制备陶姿晶须或红始 陶瓷品须或纤维具有高熔点、高比强度和高比模量,在工程材料中被广泛用于纤维、 晶须复合材料中。采用化学气相沉积法可制各AlO,、SiC、SiN4、ZrO2、TC、TN、AIN ZO等晶须或纤维,以及超长单晶硅纳米丝、GN纳米线和纳米维,并可实现硅纳米线掺 硼。以FO4纳米粒子或其他材料为催化剂,在多孔硅基底或其他衬底上,使用不同的气 源可以制备碳纳米管、掺翻碳纳米管、异质结构纳米管等。 9.3.3.3制备陶瓷涂层或薄膜 采用化学气相沉积法可制备氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物涂层或薄膜, 并提高基底材料的抗氧化、耐磨损、耐腐蚀、电学和光学方面的性能。在某些特殊环境中 使用的材料需要涂层保护,采用化学气相沉积法可制备AO;、TC和TN等耐磨涂层以 及耐火金属硅酸盐类、SC、SiN等高温保护涂层,用于火箭喷嘴、燃烧室部件、太空船 部件和热交换器部件等。TN涂层具有高硬度和金黄色泽,可涂敷于模具表面来提高其使 用寿命,还可代替黄金,用作仿金饰膜。A2O还具有很高的硬度、化学稳定性及抗氧化 性,沉积到高速切削工具上,可大幅度提高切削工具的性能,在刀刃温度达1000-1500℃ 的情况下,刀具仍能进行高速切削操作而不被氧化。A,O,薄膜具有很高的介电常数、很 低的碱金属离子渗透率、强抗辐射能力以及很高的导热系数,可在微电子领域获得应用。 此外,AO,薄膜还可作光波导管、传感器以及高温超导缓冲层等。 半导体工业中用作绝缘介质福离层的多晶硅沉积层,以及属于多晶陶的留导材料 NbSn等大都采用化学气相沉积法制备,其他方面,还有沉积在切削工具、轴承上的SiN4、 SC-C耐、抗室化徐层,WO电做变色膜,BN(C,HD光敏变色膜,非伏安特性的Si:N4Si 导电复合膜,Y-B-Cu-O系超导体单品和薄膜,氮化磷绝缘膜,以及一些有希望发展成升 关和存储记忆的材料(如CuO-P,Os、CuO-V,O-P,Os、V,Os-P,O5)等。采用化学气相沉 积法可在特定的单晶衬底上沉积外延单品层或化合物半导体层,如钨、钼、铂、铱的单晶 速隙,NifeO,、Y,Fe)n和CofeO,化合物单晶黄,现代微电子学器件中的新刚非晶 材料(如磷硅玻璃、硼硅玻璃、氧化硅和氮化硅等),以及透氢(透氧)无机膜、多组分 18
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