氮化硅陶瓷-_安全可靠
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氮化硅主要由氮化硅組成，耐熱沖擊性和高溫強度。這些特性使其成為汽車發(fā)動機和燃氣輪機中的理想材料。它可用被應(yīng)用于渦輪增壓器轉(zhuǎn)子、柴油發(fā)動機中的發(fā)熱插頭和帶電插拔中，還被用于很多其它不同應(yīng)用中。（欲知詳情，請隨時聯(lián)系我公司wx。）
【氮化硅陶瓷特點】
1、氮化硅在高溫下具有高強度和斷裂韌性。它被用作為汽車發(fā)動機、燃氣輪機和燃燒室零部件中的高溫結(jié)構(gòu)件。
2、氮化硅的熱膨脹系數(shù)小，同時具有的耐熱沖擊性。
【氮化硅陶瓷工藝特點】
1、成型工藝
凝膠注模成形
凝膠注模成形是一種膠態(tài)成形工藝,它將傳統(tǒng)陶瓷工藝和化學(xué)理論有機結(jié)合起來,將高分子化學(xué)單體聚合的方法靈活地引入到陶瓷的成形工藝中,通過將有機聚合物單體及陶瓷粉末顆粒分散在介質(zhì)中制成低粘度,高固相體積分數(shù)的濃懸浮體,并加入引發(fā)劑和催化劑,然后將濃懸浮體(漿料)注入非多孔模具中,通過引發(fā)劑和催化劑的作用使有機物聚合物單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)狀聚合物凝膠,并將陶瓷顆粒原位粘結(jié)而固化成坯體。凝膠注模成形作為一種新型的膠態(tài)成形方法,可凈尺寸成形形狀復(fù)雜、強度高、微觀結(jié)構(gòu)均勻、密度高的坯體,燒結(jié)成瓷的部件較干壓成形的陶瓷部件有更好的電性能。目前已廣泛應(yīng)用于電子、光學(xué)、汽車等領(lǐng)域。
2、燒結(jié)工藝
對于氮化硅陶瓷的燒結(jié)活性具有大的促進 作用, Lu2O3次之，而Al2O3的促進作用差。 采用凝膠注模成型和高純氮氣氣氛保護燒結(jié)的工藝，成功地制備 了具有較高強度和較高氣孔率的多孔氮化硅陶瓷。通過調(diào)節(jié)燒結(jié)助劑種 類、用量和控制燒結(jié)溫度，可以制備氣孔率35-60%、彎曲強度35150MPa、介電常數(shù)2. 5-4. 0、介電損耗> 5×10-3的氮化硅多孔陶瓷材料。
顯微分析顯示多孔氮化硅陶瓷孔隙是由棒狀β-氮化硅 晶粒搭接而 成的通孔結(jié)構(gòu), β-氮化硅棒狀晶粒搭接結(jié)構(gòu)是使材料具有較好力學(xué)性能的重要因素。
3、生產(chǎn)工藝流程
冷等靜壓成型
冷等靜壓成型是指粉料的各個方向同時均勻受壓成型,又叫靜水壓成型。傳遞壓力的介質(zhì)通常為液體,由于液體壓縮性很小,而且能均勻傳遞壓力,所以壓制出來的坯體密度大而且均勻。由于制作模型需要的彈性材料通常是橡膠而稱為膠袋成型。成型的關(guān)鍵是使粉體均勻地裝滿模具。冷等靜壓成型壓制的生坯密度均勻,燒成收縮小,不易變形,成型壓力大小容易控制,可以壓制用一般成型方法不能成型的產(chǎn)品,特別適合形狀復(fù)雜,長度和直徑比大于1:5,尺寸大而質(zhì)量要求高的制品。
將硅粉進行冷等靜壓成型,通過反應(yīng)燒結(jié)制得氮化硅陶瓷,研究成型壓力對反應(yīng)燒結(jié)氮化硅(RBSN)陶瓷性能的影響。結(jié)果表明,當成型的壓力從100MPa 增大到300MPa時,反應(yīng)燒結(jié)氮化增重率會逐漸下降,從60.25%降低到47.31%;而殘余硅含量則會隨著增加,從10%增加到29%;反應(yīng)燒結(jié)氮化硅的開氣孔率隨著成型壓力的增大而減小,從20.50%降到13.81%。當成型壓力小于等于200MPa時,反應(yīng)燒結(jié)氮化硅的密度和強度隨成型壓力的增大而增大;當成型壓力大于200MPa時,反應(yīng)燒結(jié)氮化硅的密度隨成型壓力的增大而減小,強度隨成型壓力的增大變化不大,變化約為5%;在200MPa時,反應(yīng)燒結(jié)氮化硅的密度達到大值2.52g/cm3。冷等靜壓成型中反應(yīng)燒結(jié)氮化硅由晶須狀α-氮化硅、柱狀β-氮化硅和殘余硅組成冷等靜壓成型的坯體強度大,密度高而均勻,可以成型長徑比大,形狀復(fù)雜的零件,尤其可以實現(xiàn)坯體近、凈尺寸成型,在改善產(chǎn)品性能、減少原料消耗、降低成本等方面,都具有引人注目的優(yōu)點。
【氮化硅陶瓷實拍圖】
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【氮化硅陶瓷制備】
氮化硅陶瓷的制備技術(shù)在過去幾年發(fā)展很快,制備工藝主要集中在反應(yīng)燒結(jié)法、熱壓燒結(jié)法和常壓燒結(jié)法、氣壓燒結(jié)法等類型.由于制備工藝不同,各類型氮化硅陶瓷具有不同的微觀結(jié)構(gòu)(如孔隙度和孔隙形貌、晶粒形貌、晶間形貌以及晶間第二相含量等)。因而各項性能差別很大。要得到性能優(yōu)良的氮化硅陶瓷材料,應(yīng)制備的氮化硅粉末.用不同方法制備的氮化硅粉質(zhì)量不完全相同,這就導(dǎo)致了其在用途上的差異,許多陶瓷材料應(yīng)用的失敗,往往歸咎于不了解各種陶瓷粉末之間的差別,對其性質(zhì)認識不足。一般來說,的氮化硅粉應(yīng)具有α相含量高,組成均勻,雜質(zhì)少且在陶瓷中分布均勻,粒徑小且粒度分布窄及分散性好等特性。好的氮化硅粉中α相至少應(yīng)占90%,這是由于氮化硅在燒結(jié)過程中,部分α相會轉(zhuǎn)變成β相,而沒有足夠的α相含量,就會降低陶瓷材料的強度。
反應(yīng)燒結(jié)法(RS)
是采用一般成型法,先將硅粉壓制成所需形狀的生坯,放入氮化爐經(jīng)預(yù)氮化(部分氮化)燒結(jié)處理,預(yù)氮化后的生坯已具有一定的強度,可以進行各種機械加工(如車、刨、銑、鉆).后,在硅熔點的溫度以上;將生坯再一次進行完全氮化燒結(jié),得到尺寸變化很小的產(chǎn)品(即生坯燒結(jié)后,收縮率很小,線收縮率<011%).該產(chǎn)品一般不需研磨加工即可使用。反應(yīng)燒結(jié)法適于制造形狀復(fù)雜,尺寸的零件,成本也低,但氮化時間很長。
熱壓燒結(jié)法(HPS)
是將氮化硅粉末和少量添加劑(如MgO、Al2O3、MgF2、Fe2O3等),在1916MPa以上的壓強和1600℃以上的溫度進行熱壓成型燒結(jié)。英國和美國的一些公司采用的熱壓燒結(jié)氮化硅陶瓷,其強度高達981MPa以上。燒結(jié)時添加物和物相組成對產(chǎn)品性能有很大的影響。由于嚴格控制晶界相的組成,以及在氮化硅陶瓷燒結(jié)后進行適當?shù)臒崽幚?所以可以獲得即使溫度高達1300℃時強度(可達490MPa以上)也不會明顯下降的氮化硅系陶瓷材料,而且抗蠕變性可提高三個數(shù)量級。若對氮化硅陶瓷材料進行1400———1500℃高溫預(yù)氧化處理,則在陶瓷材料表面上形成Si2N2O相,它能顯著提高氮化硅陶瓷的耐氧化性和高溫強度。熱壓燒結(jié)法生產(chǎn)的氮化硅陶瓷的機械性能比反應(yīng)燒結(jié)的氮化硅要,強度高、密度大。但制造成本高、燒結(jié)設(shè)備復(fù)雜,由于燒結(jié)體收縮大,使產(chǎn)品的尺寸精度受到一定的限制,難以制造復(fù)雜零件,只能制造形狀簡單的零件制品,工件的機械加工也較困難。
常壓燒結(jié)法(PLS)
在提高燒結(jié)氮氣氛壓力方面,利用氮化硅分解溫度升高(通常在N2=1atm氣壓下,從1800℃開始分解)的性質(zhì),在1700———1800℃溫度范圍內(nèi)進行常壓燒結(jié)后,再在1800———2000℃溫度范圍內(nèi)進行氣壓燒結(jié)。該法目的在于采用氣壓能促進氮化硅陶瓷組織致密化,從而提高陶瓷的強度.所得產(chǎn)品的性能比熱壓燒結(jié)略低。這種方法的缺點與熱壓燒結(jié)相似。
氣壓燒結(jié)法(GPS)
近幾年來,人們對氣壓燒結(jié)進行了大量的研究,獲得了很大的進展。氣壓燒結(jié)氮化硅在1~10MPa氣壓下,2000℃左右溫度下進行。高的氮氣壓抑制了氮化硅的高溫分解。由于采用高溫?zé)Y(jié),在添加較少燒結(jié)助劑情況下,也足以促進氮化硅晶粒生長,而獲得密度>99%的含有原位生長的長柱狀晶粒高韌性陶瓷.因此氣壓燒結(jié)無論在實驗室還是在生產(chǎn)上都得到越來越大的重視.氣壓燒結(jié)氮化硅陶瓷具有高韌性、高強度和好的耐磨性,可直接制取接近終形狀的各種復(fù)雜形狀制品,從而可大幅度降低生產(chǎn)成本和加工費用.而且其生產(chǎn)工藝接近于硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝,適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
【氮化硅陶瓷性能】
物理性質(zhì) 相對分子質(zhì)量140.28?；疑咨蚧野咨?。六方晶系。晶體呈六面體。密度3.44。硬度9~9.5，努氏硬度約為2200，顯微硬度為32630MPa。熔點1900℃（加壓下）。通常在常壓下1900℃分解。比熱容為0.71J/(g·K)。生成熱為-751.57kJ/mol。熱導(dǎo)率為16.7W/(m·K)。線膨脹系數(shù)為2.75×10-6/℃(20~1000℃)。不溶于水。溶于氫氟酸。在空氣中開始氧化的溫度1300~1400℃。比體積電阻，20℃時為1.4×105 ·m,500℃時為4×108 ·m。彈性模量為28420~46060MPa。耐壓強度為490MPa（反應(yīng)燒結(jié)的）。1285攝式度時與二氮化二鈣反應(yīng)生成二氮硅化鈣，600度時使過渡金屬還原，放出氮氧化物?？箯潖姸葹?47MPa?？捎晒璺墼诘獨庵屑訜峄螓u化硅與氨反應(yīng)而制得。可用作高溫陶瓷原料。
【氮化硅陶瓷應(yīng)用及用途】
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