氮化硅陶瓷

氮化硅陶瓷
较近很多用户向我们反映，他们订购的氮化硅陶瓷结构件性能都很优异，也基本能达到他们的工作需求，就是对氮化硅陶瓷的一些工艺及性能不是很了解，为了让大家更好的了解氮化硅陶瓷的工艺及性能，我在这里整理了一些资料，对需要氮化硅陶瓷的朋友希望有帮助：
氮化硅陶瓷工业
【氮化硅陶瓷成型工艺】
挤制成型主要用于制造片形、 棒形和管形制品, 如电阻的基体蜂窝陶瓷载体的陶瓷棒、 陶瓷 管等陶瓷制品。 该成型方法生产效率高, 产量大、 操作简便, 使用的挤压机分卧式和立式两 种。配料中新土含量较大时,成型的坯料一般不加黏合剂,配料经过真空练泥、闲料后即可 用于挤制成型。坯料中一般含水量为 16%一 25%。配料中含茹土少或不含教土时,将均匀 混合了熟合剂的粉料经真空练泥和闲料后,再用于挤制成型。
【氮化硅陶瓷烧结工艺】
氮化硅陶瓷材料烧结工艺
致密氮化硅陶瓷材料常用的烧结方式有以下几种：反应烧结、气压烧结、热等静压烧结以及热压烧结，近年来放电等离子烧结、无压烧结等烧结方式也因其具有的不同优势受到学者的关注。
 
（1）气压烧结
气压烧结时较高的氮气压可使氮化硅的分解温度升高，因此气压烧结氮化硅时一般采用较高的烧结温度，而烧结温度的升高有利于氮化硅晶粒的生长和完善，有利于提高烧结体的热导率。
 
（2）反应烧结
反应烧结指将原料成型体在一定温度下通过固相，液相和气相相互间发生化学反应，同时进行致密化和规定组分的合成，得到预定的烧结体的过程。在反应烧结过程中液相的存在是非常重要的。反应烧结制备氮化硅陶瓷工艺为：将高纯度硅粉与粘结剂混合后成型，然后放入N2气氛或浸入熔融的硅中，使坯体中的硅或氮气或熔融硅反应来制备氮化硅制品。
 
（3）无压烧结
无压烧结指在正常压力（0.1MPa）下，将具有一定形状的陶瓷素坯经高温煅烧，物理化学反应制成致密、坚硬、体积稳定，具有一定性能的固结体的过程。为了降低氮化硅材料的成本，运用便宜的低纯度β-Si3N4粉末，通过无压烧结制备了氮化硅陶瓷材料，发现β-Si3N4粉末具有很好的烧结性能，得到由柱状颗粒和小球状颗粒形成的嵌套结构，结构组成比较均匀，没有晶粒的异常生长。
 
（4）放电等离子烧结
放电等离子烧结具有升温快、加热均匀以及烧结温度等特点，可完成致密烧结体的快速烧结，而这对于高热导率氮化硅烧结制备过程的影响较小，在烧结后依旧需要长时间的高温热处理获得晶粒生长较好的氮化硅陶瓷材料。
 
（5）重烧结
重烧结是指将反应烧结后的氮化硅坯体在烧结助剂存在的情况下，置于氮化硅粉末中，然后在高温下进行重烧结，从而得到致密的氮化硅制品。烧结助剂可以在硅粉球磨时引入，也可以用浸渍的方法在反应烧结之后引入。因为反应烧结过程可进行预加工，在重烧结过程中的收缩仅有5%-10%，所以此方法可制备性能优良且形状复杂的部件。
 
氮化硅具有强共价键结构，它的烧结非常困难，同时氮化硅材料即便在高温下，氮和硅的体扩散系数也很小，与此同时在1600℃以上，氮化硅就会明显分解，因此，如何实现高强度且致密氮化硅陶瓷材料的低成本制备技术是当前氮化硅烧结工艺研究的重点。
【氮化硅陶瓷性能】
Si3N4陶瓷材料作为一种优异的高温工程材料，较能发挥优势的是其在高温领域中的应用。它较耐高温，强度一直可以维持到1200℃的高温而不下降，受热后不会熔成融体，一直到1900℃才会分解，并有惊人的耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸和30%以下的烧碱溶液，也能耐很多**酸的腐蚀；同时又是一种高性能电绝缘材料。氮化硅与水几乎不发生作用；在浓强酸溶液中缓慢水解生成铵盐和二氧化硅；易溶于氢氟酸，与稀酸不起作用。浓强碱溶液能缓慢腐蚀氮化硅，熔融的强碱能很快使氮化硅转变为硅酸盐和氨。
 
氮化硅材料的这些性能足以与高温合金相媲美。但作为高温结构材料，它也存在抗机械冲击强度低，容易发生脆性断裂等缺点。为此，在利用氮化硅制造复杂材料，尤其是氮化硅结合碳化硅以及用晶须和添加其它化合物进行氮化硅陶瓷增韧的研究中运用广泛。
【氮化硅陶瓷用途】
应用：由于Si3N4陶瓷的优异性能，它已在许多工业领域获得广泛应用。如： 在机械工业中用作涡轮叶片、机械密封环、高温轴承、高速切削工具、*性模具等；冶金工业中用作坩埚、燃烧嘴、铝电解槽衬里等热工设备上的部件；化学工业中用作耐蚀、耐磨零件包括球阀、泵体、燃烧器、汽化器等；电子工业中用作薄膜电容器、高温绝缘体等；航空**领域用作雷达天线罩、发动机等；原子能工业中用作原子反应堆中的支承件和隔离件、核裂变物质的载体等。Si3N4陶瓷具有优异的综合性能和丰富的资源，是一种理想的高温结构材料，具有广阔的应用领域和市场，**都在竞相研究和开发。可以预言：随着陶瓷的基础研究和新技术? 开发的不断进步，特别是复杂件和大型件制备技术的日臻完善，Si3N4陶瓷材料作为性能优良的工程材料将得到更广泛的应用。

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