氮化硅,分子式為Si3N4,是一種重要的結構陶瓷材料。它是一種超硬物質,本身具有潤滑性,并且耐磨損,為原子晶體;高溫時抗氧化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,也不會碎裂正是由于新型氮化硅陶瓷具有如此優異的特性。如果用耐高溫而且不易傳熱的氮化硅陶瓷來制造發動機部件的受熱面,不僅可以提高柴油機質量,節省燃料,而且能夠提高熱效率我國及美國、日本等國家都已研制出了這種柴油機。可定制加工機械應用氮化硅陶瓷零件廠家---鑫鼎精密陶瓷。無錫高韌氮化硅陶瓷加工工藝
氮化硅陶瓷的常壓燒結法( PLS)在提高燒結氮氣氛壓力方面,利用Si3N4 分解溫度升高(通常在N2 = 1atm氣壓下,從1800℃開始分解)的性質,在1700———1800℃溫度范圍內進行常壓燒結后,再在1800———2000℃溫度范圍內常壓燒結。該法目的在于采用氣壓能促進Si3N4 陶瓷組織致密化,從而提高陶瓷的強度.所得產品的性能比熱壓燒結略低。這種方法的缺點與熱壓燒結相似。
氮化硅陶瓷的氣壓燒結法(GPS)人們對氣壓燒結進行了大量的研究,獲得了很大的進展。氣壓燒結氮化硅在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。由于采用高溫燒結,在添加較少燒結助劑情況下,也足以促進Si3N4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. 因此氣壓燒結無論在實驗室還是在生產上都得到越來越大的重視. 氣壓燒結氮化硅陶瓷具有高韌性、強度高和好的耐磨性,可直接制取接近形狀的各種復雜形狀制品,從而可大幅度降低生產成本和加工費用. 而且其生產工藝接近于硬質合金生產工藝,適用于大規模生產。 無錫醫用行業氮化硅陶瓷柱塞支持各種異形結構件的氮化硅零件廠家--鑫鼎陶瓷。
氮化硅(Si3N4)是一種由硅和氮組成的共價鍵化合物,1857年被發現,到1955年,其作為陶瓷材料實現了大規模生產。氮化硅陶瓷具有金屬材料和高分子材料所不具備的眾多優點,如耐高溫(在1200℃下抗彎強度可達350MPa以上)、耐酸堿腐蝕、自潤滑等,在航空航、機械領域得到廣大應用。
制備氮化硅陶瓷材料首先需要獲得氮化硅粉體,再經過成型、燒結等工藝,終于得到所需要的氮化硅陶瓷,其中粉體主要制備方法有硅粉氮化法、液相反應法、自蔓延高溫合成法;主要成型工藝有干壓成型、冷等靜壓成型、流延成型;主要燒結工藝有熱壓燒結、氣壓燒結、熱等靜壓燒結、放電等離子燒結等
氮化硅在化工工業中應用:
1.在鑄鋁連軋生產線和煉鋁、熔鋁作業中,氮化硅陶瓷可作為測溫熱電偶套管,還可以作煉鋁熔煉爐爐襯、盛鋁液的“包子”內襯、坩堝等,甚至輸送鋁液的泵、管道、閥門、鑄鋁的模具,全都可用氮化硅做成。
2、作為耐火材料在煉鋼行業中比較重要的作用是作為水平連鑄的分離環。在水平連鑄中,分離環把鋼液流分成熔融鋼液區和鋼液開始凝固區,起著分離鋼的液固界面的作用,對保持穩定的鋼液凝固起點和鑄坯質量起著極大的作用。
3、近年來,高爐用氮化硅及塞隆結合碳化硅制品有很快的發展。國內已有約61%的高爐采用它,特別是爐缸直徑為12-15m的大型高爐。實驗表明,氮化硅抗渣蝕性和抗氧化性良好。
4、用氮化硅陶瓷做成心軸套住要處理的齒輪,在感應爐內于45s從室溫加熱至900℃,然后帶齒輪清油淬火,周而復始,每周操作5000次,連續使用一年多。氮化硅陶瓷在真空熱處理中作為工件的夾具和發熱體的鉤等都是很合適的,因為它具有耐高溫和高溫下尺寸穩定的特點。
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氮化硅陶瓷結構中,在β-Si3N4的一個晶胞內有6個Si原子,8個N原子。其中3個Si原子和4個N原子在一個平面上,另外3個Si原子和4個N原子在高一層平面上第3層與第1層相對應,相對β-Si3N4而言,α-Si3N4晶胞參數變化不大,但在C軸方向約擴大一倍,其中還含有3%的氧原子以及許多硅空位,因此體系的穩定性較差。
眾所周知,材料在加熱和冷卻過程中會發生膨脹和收縮,當這種膨脹或收縮受到約束時,就會在材料內產生熱應力通常情況下,存在溫度梯度或不同物相之間熱膨脹失配及同種物相熱膨脹呈現各向異性時,就會在材料內產生熱應力。氮化硅陶瓷屬高溫難溶化學物質,無溶點,抗高溫應力松弛工作能力強,沒有粘接劑的反映煅燒氮化硅負載變軟點在1800℃之上。 來圖來樣定制加工氮化硅螺紋零件。鄭州機械零件氮化硅陶瓷盤
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納米技術氮化硅陶瓷主要表現出初始短裂痕拓展特點,隨起止粉末狀中較粗的-Si3N4粉末狀成分的提升,納米技術氮化硅的耐熱震特性提升,即在納米技術限度范疇內,很大晶體的Si3N4瓷器具備較高的耐熱震性。Si3N4瓷器的高密度化水平危害其物理性能和耐熱震特性,機構中顯微鏡孔眼的存有一定水平上有益于耐熱震特性的改進。與基本氮化硅陶瓷對比,納米技術氮化硅陶瓷的耐熱震性略差。
在常壓下,Si3N4沒有熔點,于1870℃左右直接分解,可耐氧化到1400℃,實際使用知達1200℃。 無錫高韌氮化硅陶瓷加工工藝
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