氮化硅陶瓷讲解氮化硅陶瓷及其制备成型工艺氮化硅〔Si3N4〕是氮和硅的化合物.在自然界里,氮、硅都是极其普通 的元素.氮是生命的根底,硅是无机世界的主角,这两种元素在我们生活的世 界上无所不在,然而,至今人们还未发现自然界里存在这两种元素的化合物.氮化硅是在人工条件下合成的化合物.虽早在 140 多年前就直接合成了氮 化硅,但当时仅仅作为一种稳定的“难熔〞的氮化物留在人们的记忆中.二次大 战后,科技的迅速开展,迫切需要耐高温、高硬度、高强度、抗腐蚀的材料. 经过长期的努力,直至 1955年氮化硅才被重视,七十年代中期才真正制得了高 质量、低本钱,有广泛重要用途的氮化硅陶瓷制品.开发过程为何如此艰难, 这是由于氮化硅粉体和氮化硅陶瓷制品之间的性能和功能相差甚远,没有一个 严格而精细的对氮化硅粉体再加工过程,是得不到具有优异性能的氮化硅陶瓷 制品的.没有氮化硅陶瓷就没有氮化硅如今的重要地位.Si3N4是以共价键为主的化合物,键强大,键的方向性强,结构中缺陷的形 成和迁移需要的能量大,即缺陷扩散系数低〔缺点〕,难以烧结,其中共价键 Si-N 成分为 70 %,离子键为 30 %,同时由于 Si3N4 本身结构不够致密,从而为提 高性能需要添加少量氧化物烧结助剂,通过液相烧结使其致密化.Si3N4含有两种晶型,一种为 a-Si3N4,针状结晶体,呈白色或灰白色,另一 种为 B-Si3N4,颜色较深,呈致密的颗粒状多面体或短棱柱体.两者均为六方晶 系,都是以[SiN4]4-四面体共用顶角构成的三维空间网络.在高温状态下,B 相在热力学上更稳定,因此 a 相会发生相变,转为 B 相. 从而高弓相含量 Si3N4粉烧结时可得到细晶、长柱状 B -Si3N4晶粒,提升材料的 断裂韧性.但陶瓷烧结时必须限制颗粒的异常生长,使得气孔、裂纹、位错缺 陷出现,成为材料的断裂源.在工业性能上,Si3N4陶瓷材料表现出了较好的工艺性能.〔1〕机械强度高, 硬度接近于刚玉,有自润滑性耐磨；〔2〕热稳定性高,热膨胀系数小,有良好 的导热性能；〔3〕化学性能稳定,能经受强烈的辐射照射等等.晶体的常见参数如下列图所示：翅氯雌的踹微和懒Ta b.'L attic e io ost ant a nd biUk den sity of alicon nit ri 出相品格常机由单位雕分了教acft-如附±0.0015,617 i).0014J. J 84? ■ SiiNj工仪 iE +0,0012.9I& Ja.00057上 1 肝表 2 就翻基植质Tab. 2 Basic properties of silicon nitridem 晶系分解温接莫氏艘 艘(g/cd)导解(W/m 国 螂...
