氮化硅陶瓷-_安全可靠

氮化硅陶瓷-_安全可靠

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氮化硅主要由氮化硅组成，耐热冲击性和高温强度。这些特性使其成为汽车发动机和燃气轮机中的理想材料。它可用被应用于涡轮增压器转子、柴油发动机中的发热插头和带电插拔中，还被用于很多其它不同应用中。（欲知详情，请随时联系我公司wx。）
【氮化硅陶瓷特点】
1、氮化硅在高温下具有高强度和断裂韧性。它被用作为汽车发动机、燃气轮机和燃烧室零部件中的高温结构件。
2、氮化硅的热膨胀系数小，同时具有的耐热冲击性。

【氮化硅陶瓷工艺特点】
1、成型工艺
凝胶注模成形
凝胶注模成形是一种胶态成形工艺,它将传统陶瓷工艺和化学理论有机结合起来,将高分子化学单体聚合的方法灵活地引入到陶瓷的成形工艺中,通过将有机聚合物单体及陶瓷粉末颗粒分散在介质中制成低粘度,高固相体积分数的浓悬浮体,并加入引发剂和催化剂,然后将浓悬浮体(浆料)注入非多孔模具中,通过引发剂和催化剂的作用使有机物聚合物单体交联聚合成三维网状聚合物凝胶,并将陶瓷颗粒原位粘结而固化成坯体。凝胶注模成形作为一种新型的胶态成形方法,可净尺寸成形形状复杂、强度高、微观结构均匀、密度高的坯体,烧结成瓷的部件较干压成形的陶瓷部件有更好的电性能。目前已广泛应用于电子、光学、汽车等领域。
2、烧结工艺
对于氮化硅陶瓷的烧结活性具有大的促进 作用, Lu2O3次之，而Al2O3的促进作用差。 采用凝胶注模成型和高纯氮气气氛保护烧结的工艺，成功地制备 了具有较高强度和较高气孔率的多孔氮化硅陶瓷。通过调节烧结助剂种 类、用量和控制烧结温度，可以制备气孔率35-60%、弯曲强度35150MPa、介电常数2. 5-4. 0、介电损耗> 5×10-3的氮化硅多孔陶瓷材料。
显微分析显示多孔氮化硅陶瓷孔隙是由棒状β-氮化硅 晶粒搭接而 成的通孔结构, β-氮化硅棒状晶粒搭接结构是使材料具有较好力学性能的重要因素。

3、生产工艺流程
冷等静压成型
冷等静压成型是指粉料的各个方向同时均匀受压成型,又叫静水压成型。传递压力的介质通常为液体,由于液体压缩性很小,而且能均匀传递压力,所以压制出来的坯体密度大而且均匀。由于制作模型需要的弹性材料通常是橡胶而称为胶袋成型。成型的关键是使粉体均匀地装满模具。冷等静压成型压制的生坯密度均匀,烧成收缩小,不易变形,成型压力大小容易控制,可以压制用一般成型方法不能成型的产品,特别适合形状复杂,长度和直径比大于1:5,尺寸大而质量要求高的制品。
将硅粉进行冷等静压成型,通过反应烧结制得氮化硅陶瓷,研究成型压力对反应烧结氮化硅(RBSN)陶瓷性能的影响。结果表明,当成型的压力从100MPa 增大到300MPa时,反应烧结氮化增重率会逐渐下降,从60.25%降低到47.31%;而残余硅含量则会随着增加,从10%增加到29%;反应烧结氮化硅的开气孔率随着成型压力的增大而减小,从20.50%降到13.81%。当成型压力小于等于200MPa时,反应烧结氮化硅的密度和强度随成型压力的增大而增大;当成型压力大于200MPa时,反应烧结氮化硅的密度随成型压力的增大而减小,强度随成型压力的增大变化不大,变化约为5%;在200MPa时,反应烧结氮化硅的密度达到大值2.52g/cm3。冷等静压成型中反应烧结氮化硅由晶须状α-氮化硅、柱状β-氮化硅和残余硅组成冷等静压成型的坯体强度大,密度高而均匀,可以成型长径比大,形状复杂的零件,尤其可以实现坯体近、净尺寸成型,在改善产品性能、减少原料消耗、降低成本等方面,都具有引人注目的优点。
【氮化硅陶瓷实拍图】
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【氮化硅陶瓷制备】
氮化硅陶瓷的制备技术在过去几年发展很快,制备工艺主要集中在反应烧结法、热压烧结法和常压烧结法、气压烧结法等类型.由于制备工艺不同,各类型氮化硅陶瓷具有不同的微观结构(如孔隙度和孔隙形貌、晶粒形貌、晶间形貌以及晶间第二相含量等)。因而各项性能差别很大。要得到性能优良的氮化硅陶瓷材料,应制备的氮化硅粉末.用不同方法制备的氮化硅粉质量不完全相同,这就导致了其在用途上的差异,许多陶瓷材料应用的失败,往往归咎于不了解各种陶瓷粉末之间的差别,对其性质认识不足。一般来说,的氮化硅粉应具有α相含量高,组成均匀,杂质少且在陶瓷中分布均匀,粒径小且粒度分布窄及分散性好等特性。好的氮化硅粉中α相至少应占90%,这是由于氮化硅在烧结过程中,部分α相会转变成β相,而没有足够的α相含量,就会降低陶瓷材料的强度。
　　反应烧结法(RS)
　　是采用一般成型法,先将硅粉压制成所需形状的生坯,放入氮化炉经预氮化(部分氮化)烧结处理,预氮化后的生坯已具有一定的强度,可以进行各种机械加工(如车、刨、铣、钻).后,在硅熔点的温度以上;将生坯再一次进行完全氮化烧结,得到尺寸变化很小的产品(即生坯烧结后,收缩率很小,线收缩率<011%).该产品一般不需研磨加工即可使用。反应烧结法适于制造形状复杂,尺寸的零件,成本也低,但氮化时间很长。
　　热压烧结法(HPS)
　　是将氮化硅粉末和少量添加剂(如MgO、Al2O3、MgF2、Fe2O3等),在1916MPa以上的压强和1600℃以上的温度进行热压成型烧结。英国和美国的一些公司采用的热压烧结氮化硅陶瓷,其强度高达981MPa以上。烧结时添加物和物相组成对产品性能有很大的影响。由于严格控制晶界相的组成,以及在氮化硅陶瓷烧结后进行适当的热处理,所以可以获得即使温度高达1300℃时强度(可达490MPa以上)也不会明显下降的氮化硅系陶瓷材料,而且抗蠕变性可提高三个数量级。若对氮化硅陶瓷材料进行1400———1500℃高温预氧化处理,则在陶瓷材料表面上形成Si2N2O相,它能显著提高氮化硅陶瓷的耐氧化性和高温强度。热压烧结法生产的氮化硅陶瓷的机械性能比反应烧结的氮化硅要,强度高、密度大。但制造成本高、烧结设备复杂,由于烧结体收缩大,使产品的尺寸精度受到一定的限制,难以制造复杂零件,只能制造形状简单的零件制品,工件的机械加工也较困难。
　　常压烧结法(PLS)
　　在提高烧结氮气氛压力方面,利用氮化硅分解温度升高(通常在N2=1atm气压下,从1800℃开始分解)的性质,在1700———1800℃温度范围内进行常压烧结后,再在1800———2000℃温度范围内进行气压烧结。该法目的在于采用气压能促进氮化硅陶瓷组织致密化,从而提高陶瓷的强度.所得产品的性能比热压烧结略低。这种方法的缺点与热压烧结相似。
　　气压烧结法(GPS)
　　近几年来,人们对气压烧结进行了大量的研究,获得了很大的进展。气压烧结氮化硅在1~10MPa气压下,2000℃左右温度下进行。高的氮气压抑制了氮化硅的高温分解。由于采用高温烧结,在添加较少烧结助剂情况下,也足以促进氮化硅晶粒生长,而获得密度>99%的含有原位生长的长柱状晶粒高韧性陶瓷.因此气压烧结无论在实验室还是在生产上都得到越来越大的重视.气压烧结氮化硅陶瓷具有高韧性、高强度和好的耐磨性,可直接制取接近终形状的各种复杂形状制品,从而可大幅度降低生产成本和加工费用.而且其生产工艺接近于硬质合金生产工艺,适用于大规模生产。
【氮化硅陶瓷性能】
物理性质　　相对分子质量140.28。灰色、白色或灰白色。六方晶系。晶体呈六面体。密度3.44。硬度9~9.5，努氏硬度约为2200，显微硬度为32630MPa。熔点1900℃（加压下）。通常在常压下1900℃分解。比热容为0.71J/(g·K)。生成热为-751.57kJ/mol。热导率为16.7W/(m·K)。线膨胀系数为2.75×10-6/℃(20~1000℃)。不溶于水。溶于氢氟酸。在空气中开始氧化的温度1300~1400℃。比体积电阻，20℃时为1.4×105 ·m,500℃时为4×108 ·m。弹性模量为28420~46060MPa。耐压强度为490MPa（反应烧结的）。1285摄式度时与二氮化二钙反应生成二氮硅化钙，600度时使过渡金属还原，放出氮氧化物。抗弯强度为147MPa。可由硅粉在氮气中加热或卤化硅与氨反应而制得。可用作高温陶瓷原料。
【氮化硅陶瓷应用及用途】
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