氮化硅陶瓷结构件的特点以及性质

作者:yswl 日期:2022-05-05 阅读量:

  氮化硅陶瓷是一种有广阔发展前景的耐高温高强度结构陶瓷。氮化硅陶瓷在高技术陶瓷中占有重要地位,其具有高性能,与其他陶瓷相比,氮化硅陶瓷比重小,热膨胀系数低,抗热冲击性好,断裂韧性高,是一种理想的高温结构材料和高速切削工具陶瓷材料。下面给大家介绍关于氮化硅陶瓷结构件的特点以及性质的内容,欢迎阅读!


氮化硅陶瓷结构件的特点:


  氮化硅陶瓷是烧结时不收缩的无机材料陶瓷。氮化硅的强度很高,尤其是热压氮化硅,是世界上较为坚硬的物质之一。具有高强度、低密度、耐高温等特点。


  Si3N4陶瓷是一种共价键化合物。基本结构单元为[SiN4]四面体。硅原子位于四面体的中心,周围有四个氮原子,分别位于四面体的四个顶点,然后以每三个四面体共用一个原子的形式在三维空间中形成连续而坚固的网络结构。


  极耐高温,强度可以保持到1200℃而不下降,加热后不会熔化成熔体,直到1900℃才会分解,具有惊人的耐化学腐蚀性,几乎所有的无机酸和30%以下的烧碱溶液,以及许多有机酸的腐蚀;它也是一种高性能电绝缘材料。


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氮化硅陶瓷结构件的性质:


  氮化硅的许多性能都归因于这种结构。纯Si3N4为3119,有α和β两种晶体结构,均为六角晶体,其分解温度为空气1800℃,110MPa氮1850℃。Si3N4热膨胀系数低,导热率高,耐热冲击性极佳。加热到l000℃后,热压烧结的氮化硅不会在冷水中破裂。Si3N4在低温下具有较高的强度和抗冲击性,但在1200℃以上会随着使用时间的增加而损坏,降低其强度,在1450℃以上更容易出现疲劳损伤,因此Si3N4的使用温度一般不超过1300℃。由于Si3N4的理论密度较低,比钢材和工程超耐热合金钢轻得多,因此在所需材料具有高强度、低密度、耐高温性能的地方更适合用Si3N4陶瓷代替合金钢。


  氮化硅(Si3N4)陶瓷材料作为一种优良的高温工程材料,在高温领域的应用具有极高的耐高温性,其强度可以保持在1200℃的高温而不下降,加热后不会熔化成熔体,直到1900℃才会分解,具有惊人的耐化学腐蚀性,能承受几乎所有的无机酸和30%以下的烧碱溶液,也能承受许多有机酸的腐蚀;同时,它也是一种高性能电绝缘材料。氮化硅与水几乎不起作用;铵盐和二氧化硅在浓强酸溶液中缓慢水解生成;易溶于氢氟酸,与稀酸不起作用。浓强碱溶液能缓慢腐蚀氮化硅,熔融的强碱能迅速将氮化硅转化为硅酸盐和氨氮化硅材料。这些性能堪比高温合金,但作为高温结构材料,也存在机械冲击强度低、脆性断裂等缺点。因此,在氮化硅制造复杂材料的研究中得到了广泛应用,尤其是氮化硅结合碳化硅和添加其他化合物。


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