Получение керамики Si3N4 с повышенной теплопроводностью и механическими свойствами с использованием нитридных добавок для спекания

Керамика Si3N4 с повышенной теплопроводностью и механическими свойствами была получена с использованием нитридных добавок для спекания YN и MgSiN2. В дополнение к традиционным оксидным добавкам для спекания, таким как Y2O3 и MgO, применение нитридных добавок обеспечивало больше возможностей для оптимизации микроструктуры и свойств керамики Si3N4. Образец Si3N4 с бинарными нитридными добавками YN–MgSiN2 продемонстрировал крупнозернистую микроструктуру и максимальную теплопроводность 112 W m−1 K−1 после термообработки. Однако бинарные нитридные добавки были недостаточны для обеспечения достаточной жидкофазной составляющей в процессе спекания Si3N4, что привело к пористости и ухудшению механических свойств. Хороший баланс между теплопроводностью и механическими свойствами был достигнут при использовании нитридно-оксидных гибридных добавок для спекания YN–MgO: образец Si3N4 показал высокую теплопроводность 109 W m−1 K−1 и хорошие механические характеристики — прочность на изгиб 707 ± 7 MPa, вязкость разрушения (fracture toughness) 9.5 ± 0.2 MPa·m1/2 и твердость по Викерсу 14.9 ± 1 GPa.