焊接陶瓷定位銷簡介及其在機(jī)械上的應(yīng)用

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氮化硅主要由氮化硅組成，耐熱沖擊性和高溫強(qiáng)度。這些特性使其成為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)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(dòng)機(jī)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(qǐng)隨時(shí)聯(lián)系我公司wx。）
【氮化硅陶瓷特點(diǎn)】
1、氮化硅在高溫下具有高強(qiáng)度和斷裂韌性。它被用作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)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(shí)具有的耐熱沖擊性。

【氮化硅陶瓷工藝特點(diǎn)】
1、成型工藝
擠制成型主要用于制造片形、 棒形和管形制品, 如電阻的基體蜂窩陶瓷載體的陶瓷棒、 陶瓷 管等陶瓷制品。 該成型方法生產(chǎn), 產(chǎn)量大、 操作簡便, 使用的擠壓機(jī)分臥式和立式兩 種。配料中新土含量較大時(shí),成型的坯料一般不加黏合劑,配料經(jīng)過真空練泥、閑料后即可 用于擠制成型。坯料中一般含水量為 16%一 25%。配料中含茹土少或不含教土?xí)r,將均勻 混合了熟合劑的粉料經(jīng)真空練泥和閑料后,再用于擠制成型。
2、燒結(jié)工藝
氮化硅陶瓷材料燒結(jié)工藝
致密氮化硅陶瓷材料常用的燒結(jié)方式有以下幾種：反應(yīng)燒結(jié)、氣壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)以及熱壓燒結(jié)，近年來放電等離子燒結(jié)、無壓燒結(jié)等燒結(jié)方式也因其具有的不同優(yōu)勢(shì)受到學(xué)者的關(guān)注。

（1）氣壓燒結(jié)
氣壓燒結(jié)時(shí)較高的氮?dú)鈮嚎墒沟璧姆纸鉁囟壬?，因此氣壓燒結(jié)氮化硅時(shí)一般采用較高的燒結(jié)溫度，而燒結(jié)溫度的升高有利于氮化硅晶粒的生長和完善，有利于提高燒結(jié)體的熱導(dǎo)率。

（2）反應(yīng)燒結(jié)
反應(yīng)燒結(jié)指將原料成型體在一定溫度下通過固相，液相和氣相相互間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)進(jìn)行致密化和規(guī)定組分的合成，得到預(yù)定的燒結(jié)體的過程。在反應(yīng)燒結(jié)過程中液相的存在是非常重要的。反應(yīng)燒結(jié)制備氮化硅陶瓷工藝為：將高純度硅粉與粘結(jié)劑混合后成型，然后放入N2氣氛或浸入熔融的硅中，使坯體中的硅或氮?dú)饣蛉廴诠璺磻?yīng)來制備氮化硅制品。

（3）無壓燒結(jié)
無壓燒結(jié)指在正常壓力（0.1MPa）下，將具有一定形狀的陶瓷素坯經(jīng)高溫煅燒，物理化學(xué)反應(yīng)制成致密、堅(jiān)硬、體積穩(wěn)定，具有一定性能的固結(jié)體的過程。為了降低氮化硅材料的成本，運(yùn)用便宜的低純度β-氮化硅粉末，通過無壓燒結(jié)制備了氮化硅陶瓷材料，發(fā)現(xiàn)β-氮化硅粉末具有很好的燒結(jié)性能，得到由柱狀顆粒和小球狀顆粒形成的嵌套結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)組成比較均勻，沒有晶粒的異常生長。

（4）放電等離子燒結(jié)
放電等離子燒結(jié)具有升溫快、加熱均勻以及燒結(jié)溫度等特點(diǎn)，可完成致密燒結(jié)體的快速燒結(jié)，而這對(duì)于高熱導(dǎo)率氮化硅燒結(jié)制備過程的影響較小，在燒結(jié)后依舊需要長時(shí)間的高溫?zé)崽幚慝@得晶粒生長較好的氮化硅陶瓷材料。

（5）重?zé)Y(jié)
重?zé)Y(jié)是指將反應(yīng)燒結(jié)后的氮化硅坯體在燒結(jié)助劑存在的情況下，置于氮化硅粉末中，然后在高溫下進(jìn)行重?zé)Y(jié)，從而得到致密的氮化硅制品。燒結(jié)助劑可以在硅粉球磨時(shí)引入，也可以用浸漬的方法在反應(yīng)燒結(jié)之后引入。因?yàn)榉磻?yīng)燒結(jié)過程可進(jìn)行預(yù)加工，在重?zé)Y(jié)過程中的收縮僅有5%-10%，所以此方法可制備性能優(yōu)良且形狀復(fù)雜的部件。

氮化硅具有強(qiáng)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，它的燒結(jié)非常困難，同時(shí)氮化硅材料即便在高溫下，氮和硅的體擴(kuò)散系數(shù)也很小，與此同時(shí)在1600℃以上，氮化硅就會(huì)明顯分解，因此，如何實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度且致密氮化硅陶瓷材料的低成本制備技術(shù)是當(dāng)前氮化硅燒結(jié)工藝研究的。
3、生產(chǎn)工藝流程
氮化硅陶瓷制品的生產(chǎn)方法有兩種，即反應(yīng)燒結(jié)法和熱壓燒結(jié)法。反應(yīng)燒結(jié)法是將硅粉或硅粉與氮化硅粉的混合料按一般陶瓷制品生產(chǎn)方法成型。然后在氮化爐內(nèi)，在1150~1200℃預(yù)氮化，獲得一定強(qiáng)度后，可在機(jī)床上進(jìn)行機(jī)械加工，接著在1350~1450℃進(jìn)一步氮化18~36h，直到全部變?yōu)榈铻橹埂＿@樣制得的產(chǎn)品尺寸，體積穩(wěn)定。熱壓燒結(jié)法則是將氮化硅粉與少量添加劑（如MgO、Al2O3、MgF2、AlF3或Fe2O3等），在19.6MPa以上的壓力和1600~1700℃條件下壓熱成型燒結(jié)。通常熱壓燒結(jié)法制得的產(chǎn)品比反應(yīng)燒結(jié)制得的產(chǎn)品密度高，性能好。


【氮化硅陶瓷實(shí)拍圖】
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【氮化硅陶瓷制備】
制備方法：氮化硅陶瓷的制備技術(shù)發(fā)展很快，由于氮化硅是強(qiáng)共價(jià)化合物，其 擴(kuò)散系數(shù)、致密化所的體積擴(kuò)散及晶界擴(kuò)散速度、燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力很小，這決定了純氮化硅不能靠常規(guī)固相燒結(jié)達(dá)到致密化。目前氮化硅陶瓷燒結(jié)工藝方法主要有：常壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié) 、熱壓燒結(jié)、氣壓燒結(jié)等。
1：常壓燒結(jié)：常壓燒結(jié)是以高純、超細(xì)、高α相含量的氮化硅粉末與少量 助燒劑混合，通過成形、燒結(jié)等工序制備而成。由于常壓燒結(jié)法很難制備高密度的純氮化硅材料，為了獲得的氮化硅材料，需要加入助燒劑與氮化硅粉體表面的SiO2反應(yīng),在高溫下形成液相，活化燒結(jié)過程，通過溶解析出機(jī)制使其致密。因此，常壓燒結(jié)氮化硅研究的關(guān)鍵在于選擇合適的助燒劑。目前常用的助燒劑主要有：MgO、Y2O3、稀土元素氧化物、復(fù)合助燒劑等，這些助燒劑能控制液相粘度，提高相轉(zhuǎn)變，防止固溶體形成，降低晶格氧含量并控制玻璃相組成和含量。
2：氣壓燒結(jié)法：近幾年來,人們對(duì)氣壓燒結(jié)進(jìn)行了大量的研究，獲得了很大 的進(jìn)展。氣壓燒結(jié)氮化硅在1～10MPa氣壓下，2000℃左右溫度下進(jìn)行。高的氮?dú)鈮阂种屏说璧母邷胤纸?。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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(fèi)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)。
3：反應(yīng)燒結(jié)法：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(qiáng)度，可以進(jìn)行各種機(jī)械加工（如車、刨、銑、鉆). 后，在硅熔點(diǎn)的溫度以上；將生坯再一次進(jìn)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(shí)間很長。
4：熱壓燒結(jié)法：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(qiáng)和1600℃以上的溫度進(jìn)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(qiáng)度高達(dá) 981MPa以上。燒結(jié)時(shí)添加物和物相組成對(duì)產(chǎn)品性能有很大的影響。由于嚴(yán)格控制晶界相的組成，以及在氮化硅陶瓷燒結(jié)后進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，所以可以獲得即使溫度高達(dá)1300℃時(shí)強(qiáng)度（可達(dá)490MPa以上）也不會(huì)明顯下降的氮化硅系陶瓷材料，而且抗蠕變性可提高三個(gè)數(shù)量級(jí)。若對(duì) 氮化硅陶瓷材料進(jìn)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(qiáng)度。熱壓燒結(jié)法生產(chǎn)的氮化硅陶瓷的機(jī)械性能比反應(yīng)燒結(jié)的氮化硅要，強(qiáng)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(jī)械加工也較困難。
5 ：其它制備方法：重?zé)Y(jié)是將反應(yīng)燒結(jié)的氮化硅燒結(jié)坯在助燒劑存在的情 況下，置于氮化硅粉末中，在高溫下重?zé)Y(jié)，可得到致密的氮化硅制品，重?zé)Y(jié)過程中的收縮僅有6%~10%，可制備形狀復(fù)雜、性能優(yōu)良的部件。熱等靜壓燒結(jié)是將氮化硅及助燒劑的混合物粉末封裝到金屬或玻璃包套中，抽真空后通過高壓氣體在高溫下燒結(jié)，制得的氮化硅陶瓷可達(dá)理論密度，但工藝復(fù)雜成本較高。此外，近年來還發(fā)展了如壓燒結(jié)、化學(xué)氣相沉積、爆炸成形等燒結(jié)和致密化工藝均獲得不錯(cuò)的效果。
【氮化硅陶瓷性能】
氮化硅陶瓷材料作為一種的高溫工程材料，能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的是其在高溫領(lǐng)域中的應(yīng)用。它極耐高溫，強(qiáng)度一直可以維持到1200℃的高溫而不下降，受熱后不會(huì)熔成融體，一直到1900℃才會(huì)分解，并有驚人的耐化學(xué)腐蝕性能，能耐幾乎所有的無機(jī)酸和30%以下的燒堿溶液，也能耐很多有機(jī)酸的腐蝕；同時(shí)又是一種電絕緣材料。氮化硅與水幾乎不發(fā)生作用；在濃強(qiáng)酸溶液中緩慢水解生成銨鹽和二氧化硅；易溶于氫氟酸，與稀酸不起作用。濃強(qiáng)堿溶液能緩慢腐蝕氮化硅，熔融的強(qiáng)堿能很快使氮化硅轉(zhuǎn)變?yōu)楣杷猁}和氨。

氮化硅材料的這些性能足以與高溫合金相媲美。但作為高溫結(jié)構(gòu)材料，它也存在抗機(jī)械沖擊強(qiáng)度低，容易發(fā)生脆性斷裂等缺點(diǎn)。為此，在利用氮化硅制造復(fù)雜材料，尤其是氮化硅結(jié)合碳化硅以及用晶須和添加其它化合物進(jìn)行氮化硅陶瓷增韌的研究中運(yùn)用廣泛。
【氮化硅陶瓷應(yīng)用及用途】
應(yīng)用：由于氮化硅陶瓷的性能，它已在許多工業(yè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。如： 在機(jī)械工業(yè)中用作渦輪葉片、機(jī)械密封環(huán)、高溫軸承、高速切削工具、性模具等；冶金工業(yè)中用作坩堝、燃燒嘴、鋁電解槽襯里等熱工設(shè)備上的部件；化學(xué)工業(yè)中用作耐蝕、耐磨零件包括球閥、泵體、燃燒器、汽化器等；電子工業(yè)中用作薄膜電容器、高溫絕緣體等；航空航天領(lǐng)域用作雷達(dá)天線罩、發(fā)動(dòng)機(jī)等；原子能工業(yè)中用作原子反應(yīng)堆中的支承件和隔離件、核裂變物質(zhì)的載體等。氮化硅陶瓷具有的綜合性能和豐富的資源，是一種理想的高溫結(jié)構(gòu)材料，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)，都在競(jìng)相研究和開發(fā)。可以預(yù)言：隨著陶瓷的基礎(chǔ)研究和新技術(shù)? 開發(fā)的不斷進(jìn)步，特別是復(fù)雜件和大型件制備技術(shù)的日臻完善，氮化硅陶瓷材料作為性能優(yōu)良的工程材料將得到更廣泛的應(yīng)用。

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