氮化硅陶瓷

在很宽的温度范围内氮化硅都是一种具有一定的热导率、低热膨胀系数、弹性模量较高的高强度硬陶瓷。这些性质结合起来使它具有优秀的耐热冲击性能,能够在高温下承受高结构载荷并具备优异的耐磨损性能。常用于需要高耐用性和高温环境下的用途,另外由于Si3N4 的理论密度低,比钢和工程超耐热合金钢轻得多,所以,在那些要求材料具有高强度、低密度、耐高温等性质的地方用Si3N4 陶瓷去代替合金钢是再合适不过了。
Si3N4 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。因而各项性能差别很大 。
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。最后,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, 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,尺寸精确的零件,成本也低,但氮化时间很长。
热压烧结法(HPS)
是将Si3N4 粉末和少量添加剂,在1916 MPa以上的压强和1600 ℃以上的温度进行热压成型烧结。热压烧结法生产的Si3N4 陶瓷的机械性能比反应烧结的Si3N4 要优异,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Si3N4 分解温度升高的性质,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Si3N4 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Si3N4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.气压烧结氮化硅陶瓷具有高韧性、高强度和好的耐磨性,可直接制取接近最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。


主要性能

极低密度

极高断裂韧性

极佳抗热冲击性能

较高工作温度

优良的耐磨耐性

机械强度高和抗蠕变性

 

应用范围

滚珠轴承

气焊吸嘴

切割材料

汽车引擎零件

密封环

定心针


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