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氮化硅陶瓷配件的优势

文章出处:http://www.jundro.cn/news/669.html人气:6时间:2021-10-30

   氮化硅长期以来一直用于高温应用。 特别是,它被确定为少数能够承受氢/氧火箭发动机产生的严重热冲击和热梯度的整体陶瓷材料之一。 氮化硅在制造集成电路中经常用作绝缘体和化学屏障氮化硅的一些关键特性包括:低密度、优异的抗热震性、良好的抗氧化性、抗机械疲劳性和高耐磨性。 典型应用包括:往复式发动机部件、喷气推进部件、整形外科应用、热电偶护套、弧焊喷嘴、化学绝缘体、电绝缘体、金属切削工具、炉具和轴承滚珠。

  钧杰陶瓷推出了一种新的直接压力烧结氮化硅粉末到零件组件制造工艺,提供高性能、经济高效的材料解决方案作为反应键合氮化硅和热压氮化硅的替代品。氮化硅(Si3N4) 是一种强度高、重量轻且具有重要商业价值的非氧化物陶瓷材料。这是第一次在 1800 年代中期制造,但直到大约一个世纪后才广泛应用于工业,当先进的加工技术可用并允许材料广泛使用时行业和应用。未加工的氮化硅粉末呈灰色,通常通过暴露纯金属硅粉末制成高压下的高温氮气,尽管也发现了天然存在的沉积物某些陨石中的小夹杂物。完全烧结(致密)氮化硅具有深灰色到黑色的颜色,并且部件表面可以打磨成光滑的抛光剂。它通常用于要求苛刻的应用,其中强度、耐磨性、断裂韧性和尺寸稳定性都需要在高温下和/或在腐蚀性环境中。 

氮化硅陶瓷  氮化硅与其他陶瓷材料相比的一个特殊优势是其高强度重量比,这即使与金属镍基“超级合金”相比也毫不逊色。 这种强度是材料的结果高能,主要是共价键结构,即使在高温下也能保持其强度(高达 ~1000°C)。 氮化硅的高断裂韧性是由于存在坚固的针状(针状)ß-Si3N4烧结微观结构中的晶粒,其高抗拉强度使它们能够桥接裂纹和缓慢的裂纹扩展。 微观结构的其余部分由ɑ-Si3组成N4 谷物,其中赋予材料硬度和耐磨性。 氮化硅表现出优异的摩擦学性能并且经常用于磨损应用。

  氮化硅还表现出异常低的热膨胀系数,同样是由于其高能量共价键。 对于处理高温应用的设计人员来说,这是一个潜在有用的特性。氮化硅的热导率可与高纯氧化铝相媲美,具有更高的热导率由于其强度、韧性和低热膨胀,与大多数陶瓷相比具有抗震性特性。 最高使用温度取决于强度要求,范围为在氧化气氛中为 1000 – 1400°C,在惰性气氛中超过 1500°C。 材料会解离在约 1850°C。电气与大多数其他陶瓷材料一样,氮化硅是一种极好的电绝缘体,并表现出更高的与大多数高纯度氧化铝和氧化锆相比的介电强度。 硅和氮原子的强共价键导致表面的低扩散系数烧结过程中的氮化硅粉末颗粒。如上所述,材料也离解在 1850°C 时转化为硅和氮,这与较低温度下缓慢的原子扩散相结合,抑制了在无压烧结过程中完全致密化纯氮化硅组件。因此,充分致密的烧结氮化硅通常是通过在加热过程中施加氮气(或纯机械)压力来获得的。烧制和/或添加耐火玻璃相添加剂,例如氧化钇 (Y2O3)、氧化铝陶瓷 (Al2O3)、氧化镁 (MgO),或其他稀土与二氧化硅(SiO2)结合到粉体中,以促进液相烧结。

氮化硅陶瓷

虽然材料和陶瓷加工成本增加,但所得性能优于那些标准 RBSN。然而,所得材料通常仍含有残留的 Si 和材料性能仍不及其他Si3N4制造选项。
通常用于具有轻到中等性能要求和/或形状配合和功能原型的应用。
• 反应键合氮化硅 (RBSN)
• 烧结反应键合氮化硅 (SRBSN)
 

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