氮化硅性能原理资料

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1、氮化硅性能原理（1）、作为人工合成材料之一的氮化硅陶瓷材料，具有高比强、高比模、耐高温、抗氧化和耐磨损以及抗热震等优良的综合性能，广泛应用于机械、化工、海洋工程、航空航天等重要领域。对多晶材料而言，晶界状态是决定其电性能、热性能和力学等性能的一个极其重要的因素。对于氮化硅陶瓷来说，晶界强度是决定其能否作为高温工程材料应用的关键（2）、由于氮化硅分子的si—N键中共价键成分为70％，离子键成分为30％t引，因而是高共价性化合物，而且氮原子和硅原子的自扩散系数很小，致密化所必需的体积扩散及晶界扩散速度、烧结驱动力很小，只有当烧结温度接近氮化硅分散温度(大于1850℃)

2、时，原子迁移才有足够的速度。这决定了纯氮化硅不能靠常规固相烧结达到致密化，所以除用硅粉直接氮化的反应烧结外，其它方法都需采用烧结助剂，利用液相烧结原理进行致密化烧结（3）、因此，研究烧结助剂对氮化硅陶瓷致密化烧结的影响显得尤为重要。氮化硅陶瓷作为新型的结构材料，受到越来越广泛的重视。氮化硅工程陶瓷-家电领域一、材料特性抗弯强度kg/cm21700－20001600－19002100－27002200－2880抗压kg/cm26500－95006000－870011000－1400011000－15000硬度HRA78－8276－8083－8585－87热膨胀系数（

3、1/℃）（20～800℃）2.3－2.9x10-62.3－2.9x10-62.3－2.9x10-62.3－2.9x10-6摩擦系数  0.1  0.1  0.1  0.1抗金属熔体浸蚀铝、锌、锡、铅等适用范围：适用于机械、化学与耐火材料、军事工业。已适用情况：可作为机械密封用的密封件、耐腐蚀泵体、熔融铝液中的热电偶保护管，适用效果良好。二、企业接产条件所有的原材料和设备全部国产化，生产线、建筑面积、劳动定员、水、电等随生产规模而定。三、经济效益分析该产品是一种新型的高温结构陶瓷材料，特别是注浆成型工艺的关键技术，填补了国内空白，另外，该材料为陶瓷发动机的首选材料，

4、具有一定的社会效益。前言    氮化硅陶瓷今天被视为结构陶瓷的先行材料，这种材料在各种温度下具有极高的强度和抗破坏韧性，还具有较高的热稳定性、硬度、耐磨性、抗氧化抗腐蚀性等，因此它是一种具有广阔发展前景的结构陶瓷。目前，使用氮化硅陶瓷生产的发动机部件、切削工具、轴承、自动气焊工作件等产品己显示出了优异的使用性能，产生了巨大的经济效益。但是，氮化硅陶瓷的潜力还远未得到挖掘，在制约氮化硅陶瓷结构和性能的众多因素中，氮化硅粉体和添加剂占有重要位置。    1对氮化硅粉体的要求    1.1 粒子的分散性高，均质性好    对于大多数工艺而言，均需要亚微米尺寸的粉体，即表

5、面积为10~25ｍ２／ｇ，这样可制得高密度微粒结构材料。1.2a-相含量    现在，还没有质量完全符合各种要求的粉体。就自身而言，用等离子体化学法合成的粉体可用于生产最优质量的氮化硅陶瓷。其粒子的较高分散性和缺陷程度可以保障粉体的高度活性和良好的烧结性。    这是因为：氮化硅陶瓷的烧结和结构形成过程与伴随的a-Si3N4→β-Si3N4相变有关，且这种变化是依据通过液相再结晶的机理发生的。虽然该项要求是公认的，但成功使用的氮化硅粉体还有非晶形成的，或含一些结晶相的。1.3  氧量可控    氧作为基本杂质以被吸附形式参与氮化硅粉体，还以覆盖Si3N4粒子表面的

6、SiO2和Si2N2O形式参与。氧的含量决定烧结时的液相量，并影响材料的相组成、结构和性能。1.4金属杂质和碳量极少     氮化硅粉体中存有铁、钙、镁会降低烧结时的液相粘度，将最终密度增加1﹪~5﹪，但可促进Si3N4晶粒发育和陶瓷较粗粒结构的形成，降低机械应力作用下的高温强度和加快变形速度。有碳参与会减少液相量并改变其组成，抑制烧结和促进结构凝聚。    氮化硅粉体的性能取决于其合成方法和初始反应剂的质量。    表1中列出了采用不同合成方法制得的氮化硅粉体的基本特性。表1氮化硅粉体的性能 化学组成﹪    α—相含量﹪    比表面积（m2/g）NSi（游离

7、）    O    Al    Fe    C    炉内合成    37.2    0.1    <1.2    0.1    0.05    <0.1    89    8.3    自蔓延高温合成    39.0    0.5    <0.5    <0.2    0.4    <0.1    5          等离体化学合成    >37.0    1.0    <1.5     <0.1      30~40    20~35    2常用添加剂的作用       通过引入专用添加剂（通常为氧化物添加剂）可以在烧结氮化硅时达到调整液相量及其形成温度的

8、目的。这类