毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

一、课题研究的目的和意义

近年来，随着太阳能光伏产业^[1]的迅猛发展，硅晶片的需求量也越来越大。硅晶片主要是通过硅锭（硅棒）线切割的方法制备，此方法需要SiC微粉作为切割磨料。由于硅锭线切割过程中对SiC磨削微粉的粒径分布以及颗粒形貌等要求严格，因此SiC磨削微粉重复利用几次后就不能再被使用，使得硅晶片生产中会产生大量的切割废料，其主要成分是SiC、Si粉、有机溶液（聚乙二醇）以及Fe₂O₃等杂质。目前硅锭线切割废料的回收利用技术还不是很成熟，很难实现通过回收利用硅锭线切割废料制备出相应的产品。结合Si₃N₄/SiC耐火材料的优良性能以及反应烧结的特点，可以通过对硅锭线切割废料进行简单的处理，然后利用切割废料中的SiC和Si粉反应烧结制备Si₃N₄/SiC耐火材料。SiC和Si都属于高能耗原料，因此如果能够利用硅锭线切割废料反应烧结制备出可供使用的高性能Si₃N₄/SiC耐火材料，那么不仅能够给企业带去巨大的经济效益，减少切割废料对环境污染，而且还能够降低Si₃N₄/SiC耐火材料的生产成本，甚至能够带动Si₃N₄/SiC耐火材料更广泛的应用。

二、材料简介

Si₃N₄/SiC耐火材料同时具备Si₃N₄和SiC的优良性能，具有高温抗弯强度高、抗热震性好、热导率高以及热膨胀系数小等特点,使其成为1200℃以上最有前途的高温结构材料,广泛用于航空、航天、核能等高新技术领域。同时,氮化硅和碳化硅作为一种新型的高级耐火材料,在工业炉、钢铁冶炼等方面有着非常广泛的应用前景。氮化娃结合碳化桂复合材料是一种性能十分优良的耐火材料。具有强度高、热稳定性好,抗氧化能力强,耐磨耐腐蚀等优点,广泛应用于钢铁冶炼、陶瓷生产、电解招、垃圾焚烧、砂轮制造等行业。

三、国内外研究现状

氮化硅结合碳化硅制品是近30年发展起来的一种高科技耐火材料，是国外发达国家如美国的No rton、Carbo rundum 公司、德国的Annawevrk、HTK 公司、日TKR NGK 公司广泛应用于砂轮、陶瓷、电瓷等行业的一种碳化硅特种制品。

1955年,美Casrborunduln公司在生产硅酸盐结合碳化硅制品的基础上研制成功,并获得了专利权。1960年日本TKR公司引进美国的此项技术并成功应用^[2-3]。

为改进Si₃N₄/SiC陶瓷的特性，K. Niihara及其同事在1991年首次提出了一个描述Si₃N₄基质和微米SiC之间结构增效作用的新概念（纳米复合陶瓷）。

在烧结工艺上，国外友人将微波烧结工艺引入Si₃N₄-SiC材料的制备中，在1350℃仅用5-8h就制得氮化完全的Si₃N₄-SiC材料，且其抗折强度比常规工艺生产的更高。据研究，在微波场中，介电系数大、导电率高的物质对微波能量吸收大，升温速度快，加热温度高。采用微波烧结工艺，可对非均质复合材料中的某些组元进行选择性加热。