耐高温氮化硅 陶瓷，氮化硅陶瓷的用途

特种陶瓷是随着现代电器，无线电、航空、原子能、冶金、机械、化学等工业以及电子计算机、空间技术、新能源开发等高等科学技术的飞跃发展而发展起来的这些陶瓷所用的主要原料不再是粘土，长石，石英，有的坯休也使用一些粘土或长石，然而更多的是采用纯粹的氧化物和具有特殊性能的原料，制造工艺与性能要求也各不相同。， 以硅粉为原料，添加质量分数为30%的成孔剂 (苯甲酸)球形颗粒，反应烧结制备了气孔率55%， 具有球形宏观孔的密度小多孔氮化硅陶瓷研究了 硅粉粒径对反应烧结多孔氮化硅陶瓷介电性能的影 响

氮化硅的硬度高，Hv=18GPa～21?Gpa，HRA=91～93，仅次于金刚石、立方BN、B4C等少数几种超硬材料，摩擦系数小(O．1)，有自润滑性，与加油的金属表面相似(0．1--0．2)

氮化硅是一种共价化合物，所以原子之间以较强的共价键相互结合，所以它具有很高的硬度及熔点

可用作高温陶瓷原料

任何一种材料的能量耗散能力可以很方便地通过材料的硬度和弹性模量来评价，同时对于已知能量耗散能力的材料，弹性模量可以从硬度值估测因此，在选材或可靠性评价方面，很多材料性能，如脆度、局部能量耗散能力、弹性恢复能力、阻力特性、导波速率等都可以通过硬度和弹性模量简单地估测和比较这对于材料设计和结构设计以及材料性能预测均具有重要意义

陶瓷材料是多晶的结合体，结晶方向不同的同成分品粒间的交界处，称为晶界，而利成分品粒间的交界处称为相界，都是显微结构必须注意的重要研究对象研究晶界处物质[结构特点，称为晶界结构

属高温难溶化合物，无熔点，抗高温蠕变能力强，不含粘结剂的反应烧结氮化硅负荷软化点在1800℃以上，氮化硅陶瓷摩擦系数较小，在高温高速的条件下，摩擦系数提高幅度也较小，因此能保证机构的正常运行，这是它一个突出的优点，氮化硅陶瓷开始对磨时滑动摩擦系数达到1.0至1.5，经准确磨合后，摩擦系数就大大下降，保持在0.5以下，所以氮化硅陶瓷被认为是具有自润滑性的材料， 高温烧结下的陶瓷，由许多微晶聚集的多晶 体构成，这就不可避免的存在着晶界晶界上的原子不能有序排列，具有过渡的性质，结构比较疏松，因而晶界是原子（离子）快速扩散的重要通道，是陶瓷在酸碱环境中脆弱的部分氮化硅陶瓷在酸溶液中的腐蚀特性与其晶界相的数量和结晶度有着密切的关系．Schilm［13］等人以六种氮化硅样品为实验材料，以1N的硫酸溶液为腐蚀溶液进行腐蚀，得出了若干影响氮化硅陶瓷腐蚀的因素（1）SiO2含量的影响：随着氮化硅陶瓷中SiO2含量的升高（22～42%），反应速率常数逐渐减小，初的腐蚀速率甚至减少超过两个数量级

注射成型工艺过程包括：)农业生产体系载体与陶瓷粉末在一定温度下混炼、干燥、造粒，得到注射用喂料农业生产体系载体的作用是提供陶瓷注射成型所需的流动性及成型坯体强度2)喂料送入注射成型机内，再被加热转变为粘稠性熔体，高速注入模具，熔体固化为所需形状的坯体，然后脱模这一阶段中，模具设计和注射熔体充模流动状态直接影响成型坯体的质量混炼造粒设备相关企业：昶丰机械、亘易隆、开研机械等注射机相关企业：日精、日钢(国内代理商新荣准确)、阿博格、海天长飞亚、东洋、发那科等

烧结过程除F要有推动力外，还必须有物质的传递过程，这样才能使气孔逐渐得到填亢，使坯体由疏松变得致密许多学者对烧结过程个物质传递方式和机理进行了许多研究，提出了许多种见解，目前主要有4种看法，即：0蒸发和凝聚；⑦扩·散；③粘滞流功勺塑性流动；④溶解和沉淀实际L烧结过程中的物质传递现象颇为复杂，不可能用”种机理来说明一切侥结现象，多数学者认为，在烧结过程中可能有几种传质机理在起作用但在一‘定条件下，某种机理占主要地位，条件改变，起主要作用的机理有可能随之改变

制备工艺：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Si3N4陶瓷材料，首先应制备高质量的Si3N4粉末.用不同方法制备的Si3N4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，往往归咎于创造者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，高质量的Si3N4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Si3N4粉中α相至少应占90%，这是由于Si3N4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

目前，我国的大中型陶瓷磨具生产骨干企业，以采用层次的窑炉为主，或正逐步改造层次的窑炉，这些企业包括原来的国有大中型骨干企业，由此改制的股份制企业，外资企业及合资企业，及今年发展起来的一些民营企业，企业数量十余家主要位于沿海、江浙和国内大中城市其年生产能力一般在1000－3000吨以上，其产品品种具有一定的特色，能生产高中档产品，某些产品质量达到国外同类优异产品水平这类企业是我国陶瓷磨具生产的主流企业其余中小型企业，多采用第三层次的窑炉，其中一部分企业有或正逐步改造为第二层次的窑炉其中以采用小型引射式直燃抽屉窑为多这些企业数量较多，分布在全国各地。

氮化硅陶瓷的应用初期主要用在机械、冶金、化工、航空、半导体等工业上，作某些设备或产品的零部件，取得了很好的预期效果近年来，随着制造工艺和测试分析技术的发展，氮化硅陶瓷制品的可靠性不断提高，因此应用面在不断扩大特别值得赞赏的是，正在研制氮化硅陶瓷发动机，并且已经取得了很大的进展，这在科学技术上成为举世瞩目的大事有关应用的主要内容有： (1)在冶金工业上制成坩埚、马弗炉炉膛、燃烧嘴、发热体夹具、铸模、铝液导管、热电偶测温保护套管、铝电解槽衬里等热工设备上的部件 (2)在机械工业上制成高速车刀、轴承、金属部件热处理的支承件、转子发动机刮片、燃气轮机的导向叶片和涡轮叶片等 (3)在化学工业上制成球阀、泵体、密封环、过滤器、热交换器部件、固定化触媒载体、燃烧舟、蒸发皿等 (4)在半导体、航空、原子能等工业上用于制造开关电路基片、薄膜电容器、承受高温或温度剧变的电绝缘体、雷达天线罩、导弹尾喷管、原子反应堆中的支承件和隔离件、核裂变物质的载体等 (5)在医学工程上可以制成年人工关节 (6)正在研制的氮化硅质的全陶瓷发动机代替同类型金属发动机