氮化硅泡沫陶瓷是一种新型陶瓷材料,能承受高温,可用于制造业、航天工业等领域,具有广泛的应用前景。本文以制备出孔隙率高、孔隙分布均匀的闭孔氮化硅泡沫陶瓷试样为目标,对蛋白质发泡法工艺进行改进并系统研究;同时,本文建立更为接近真实泡沫材料结构的三维模型,并在此基础上对氮化硅泡沫陶瓷的导热性能进行有限元仿真研究。主要研究内容如下:首先,基于蛋白质发泡法工艺原理开展氮化硅泡沫陶瓷制备实验研究并进行缺陷分析。通过改变发泡剂、改善固化工艺以及改变搅拌方向等方式对蛋白质发泡法制备氮化硅泡沫陶瓷工艺进行改进,采用正交试验法系统研究发泡剂加入量、蔗糖加入量及发泡时间对孔隙率和密度的影响,得到最佳成形条件,制备出孔隙分布均匀的氮化硅泡沫陶瓷试样;其次,针对泡沫材料建立孔壁结构可调的二维随机圆模型、三维随机球体模型、二维Voronoi模型和三维Voronoi模型,基于Matlab平台生成孔隙率和孔径范围可调的三维球体模型,最小壁厚可调的三维Voronoi模型,得到更符合泡沫材料的模型结构;最后,对不同孔隙率的氮化硅泡沫陶瓷试样进行导热系数的测定实验,分析孔隙率与导热性能的关系;用三维球体模型生成不同孔隙率的氮化硅泡沫模型,利用Workbench软件对其进行导热性能的有限元模拟,模拟结果与实验结果一致,可用于指导生产实际。