熱壓燒結(jié)的氮化硅加熱到l000°C后投入冷水中也不會(huì)

氮化硅的許多 特性都?xì)w結(jié)為在此構(gòu)造。純Si3N4為3119，有α和β二種分子結(jié)構(gòu)，均為六角晶型，其溶解溫度在空氣中為1800℃，在110MPa氮中為1850℃。Si3N4線膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱率高，困窮耐高溫破壞性不錯(cuò)。壓合煅燒的氮化硅加溫到l000℃后資金投入涼水中也不容易。不在太高的溫度下，Si3N4具備較高的強(qiáng)度和耐沖擊性，但在1200℃之上會(huì)隨使用時(shí)間的提高而出現(xiàn)損壞，使其強(qiáng)度減少，在1450℃之上更易出現(xiàn)疲憊毀壞，因此Si3N4的應(yīng)用溫度一般不超過(guò)1300℃。氮化硅制品在窯爐中用過(guò)以后，也會(huì)出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，有些氮化硅磚氧化以后會(huì)和碳化硅磚一樣，氮化硅氧化變成碳化硅，呈現(xiàn)黑色的碳化硅顆粒，如果氧化的嚴(yán)重的情況下，氮化硅的體積會(huì)出現(xiàn)疏松，碳化硅含量下降，體積密度降低，耐壓強(qiáng)度也會(huì)大大降低。因?yàn)镾i3N4的基礎(chǔ)理論相對(duì)密度低，比鋼和工程項(xiàng)目超耐高溫碳素鋼輕得多，因此，在這些規(guī)定原材料具備高強(qiáng)度、耐熱等特性的地區(qū)用Si3N4瓷器去替代碳素鋼是再適合但是了。它是用硅粉作原材料，先用一般成形的方式制成需要的樣子，在N2以及1200℃的高溫下開展基本氮化，使在其中一部分硅粉與氮反映轉(zhuǎn)化成氮化硅，這時(shí)候全部坯體早已具備一定的強(qiáng)度。隨后在1350℃～1450℃的箱式電爐中開展二次氮化，反映成氮化硅。用壓合煅燒法能制得做到基礎(chǔ)理論相對(duì)密度99%的氮化硅。

氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。它是一種超硬物質(zhì)，本身具有潤(rùn)滑性，并且耐磨損，為原子晶體；高溫時(shí)。而且它還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會(huì)碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此優(yōu)異的特性，人們常常利用它來(lái)制造軸承、氣輪機(jī)葉片、機(jī)械密封環(huán)、性模具等機(jī)械構(gòu)件。如果用耐高溫而且不易傳熱的氮化硅陶瓷來(lái)制造發(fā)動(dòng)機(jī)部件的受熱面，不僅可以提高柴油機(jī)質(zhì)量，節(jié)省燃料，而且能夠提高熱效率。若對(duì)Si3N4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Si3N4陶瓷的耐氧化性和高溫強(qiáng)度。我國(guó)及美國(guó)、日本等國(guó)家都已研制出了這種柴油機(jī)。 氮化硅陶瓷材料具有熱穩(wěn)定性高、能力強(qiáng)以及產(chǎn)品尺寸度高等優(yōu)良性能。由于氮化硅是鍵強(qiáng)高的共價(jià)化合物，并在空氣中能形成氧化物保護(hù)膜，所以還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，1200℃以下不被氧化，1200~1600℃生成保護(hù)膜可防止進(jìn)一步氧化，并且不被鋁、鉛、錫、銀、黃銅、鎳等很多種熔融金屬或合金所浸潤(rùn)或腐蝕，但能被鎂、鎳鉻合金、不銹鋼等熔液所腐蝕。 氮化硅陶瓷材料可用于高溫工程的部件，冶金工業(yè)等方面的耐火材料，化工工業(yè)中抗腐蝕部件和密封部件，機(jī)械加工工業(yè)的刀具和刃具等。

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?。氮化硅結(jié)合碳化硅制品是在氮?dú)鉅t中燒制而成的，氮化硅制品的顏色通常都是灰白色的，砸開以后也是灰白色，但是可以明顯看到碳化硅顆粒。這樣制得的產(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gao，性能好。

硅粉中含有許多雜質(zhì)，如Fe，Ca，Aì，Ti等。Fe被認(rèn)為是反應(yīng)過(guò)程中的催化劑。它能促進(jìn)硅的擴(kuò)散，但同時(shí)，也將造成氣孔等缺陷。Fe作為添加劑的主要作用：在反應(yīng)過(guò)程中可作催化劑，促使制品表面生成SiO2氧化膜；形成鐵硅熔系，氮溶解在液態(tài)FeSi2中，促進(jìn)β-Si3N4的生成。但鐵顆粒過(guò)大或含量過(guò)高，制品中也會(huì)出現(xiàn)氣孔等缺陷，降低性能。而且它還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會(huì)碎裂。一般鐵的加入量為0～5%。Al，Ca，Ti等雜質(zhì)，易與硅形成低共熔物。適當(dāng)?shù)奶砑恿?，可以促進(jìn)燒結(jié)，提高制品的性能。