龙国钦¹，聂光临^{2, 3}，陈炫志^{1, 4}，黎业华^{1, 4}，彭小晋^{2, 3}，黄瑶^{1, 4}，邓欣^{1, 4}，伍尚华^{1, 4}
(1. 广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 510006；2. 蒙娜丽莎集团股份有限公司，广东 佛山 528211；3. 广东省大尺寸陶瓷薄板企业重点实验室，广东 佛山 528211；4. 广东金瓷三维技术有限公司，广东 佛山 528225)

摘  要：Si₃N₄陶瓷具有优异的力学、化学、热学性能，在电子元器件散热与封装领域具有良好的应用前景。为制备高强度、高导热的Si₃N₄陶瓷，采用Y₃Si₂C₂-MgO二元复合烧结助剂，系统研究了Y₃Si₂C₂掺量与保温时间对Si₃N₄陶瓷致密度、力学性能及热导率的影响规律，并基于微观结构和物相组成分析阐释了Si₃N₄陶瓷力/热学性能的优化机制。研究结果表明：随着Y₃Si₂C₂掺量的增加，Si₃N₄陶瓷试样(保温时间分别为4h和12 h)的热导率和弯曲强度均呈现先增大后降低的变化规律；保温4h所制Si₃N₄陶瓷的弯曲强度主要受致密度的影响，保温12h所制Si₃N₄陶瓷的弯曲强度主要受微观结构的均匀度及晶粒尺寸的影响；保温时间的延长有利于气体排出和晶粒生长，从而促进Si₃N₄陶瓷的致密化及热导率的提升。利用气压烧结(1900℃保温12h)，掺加1.5mol%的Y₃Si₂C₂可制得致密度为99.0%、热导率为(106.80±2.64)W·m⁻¹·K⁻¹、弯曲强度为(590.21±25.69)MPa的Si₃N₄陶瓷，其具有优良的力/热学综合性能，有利于提升Si3N4陶瓷封装电子元器件的服役安全性与可靠性。
关键词：Si₃N₄陶瓷；二元复合烧结助剂；Y₃Si₂C₂；热导率；力学性能；微观结构