اثر رقیق کننده بر سنتز پودر نیترید سیلیسیم با درصد بالای فاز آلفا به روش نیتریداسیون مستقیم

قطعات نیترید سیلیسیم دارای مجموعه خواص منحصر به فردی نظیر خواص مکانیکی بالا و پایداری ساختاری در دماهای بالا در عین حال با داشتن خواص الکترومغناطیسی مطلوب می‌باشند. به‌ منظور تف‌جوشی سرامیک‌های نیترید سیلیسیم با چگالی بالا استفاده از پودر نیترید سیلیسیم با درصد بالای فاز آلفا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این پژوهش روش نیتریداسیون مستقیم به عنوان روش تولید پودر نیترید سیلیسیم با درصد بالای فاز آلفا انتخاب شد. اثر رقیق کننده جهت تولید پودر نیترید سیلیسیم به میزان 10 درصد وزنی در نظر گرفته شد. از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس به ترتیب جهت بررسی ریزساختار و آنالیز فازهای تشکیل شده استفاده شد. پراش پرتو ایکس پودر بهینه سنتز شده بیانگر عدم حضور ناخالصی هایی همچون si2n2o و حضور حدود 80 درصد فاز آلفا و 20 درصد فاز بتا است. میزان 10 درصد وزنی رقیق کننده برای تولید پودر نیترید سیلیسیم ضروری و اندازه پودر سیلیسیم بهینه، بین 1 تا 10 میکرومتر است. نتایج حاصل از محاسبات ریتولد و توزین همدیگر را تایید نموده و بیانگر تبدیل حدود 60% وزنی از پودر سیلیسیم اولیه به نیترید سیلیسیم است. انجام عملیات اسیدشویی در محلول hno3+ hf موجب دستیابی به پودر نیترید سیلیسیم با خلوص بالا شد.

Effect of diluent on the synthesis of silicon nitride powder with high percentage of alpha phase by direct nitridation method

Silicon nitride components have a unique set of properties such as high mechanical properties and structural stability at high temperatures while having desirable electromagnetic properties. In order to fire high density silicon nitride ceramics, the use of silicon nitride powder with a high percentage of alpha phase is of particular importance. In this study, the direct nitridation method was selected as the production method of silicon nitride powder with a high percentage of alpha phase. The effect of diluent 10 wt.% was considered for the production of silicon nitride powder. Scanning electron microscopy and X-ray diffraction were used to study the microstructure and analysis of the formed phases, respectively. The optimal X-ray diffraction of the synthesized powder indicates the absence of impurities such as Si2N2O and the presence of about 80% of the alpha phase and 20% of the beta phase. 10wt.% diluent is necessary for the production of silicon nitride powder and the optimal size of silicon powder is between1 and 10 µm. The results of the retveld and weighing calculations confirm each other and indicate the conversion of about 60 wt.% of the primary silicon powder to silicon nitride. Acid washing in HNO3 + HF solution resulted in high purity silicon nitride powder.