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氮化硅的强度很高,尤其是热压氮化硅,是坚硬的物质之一。它极耐高温,强度一直可以维持到1200℃的高温而不下降,受热后不会熔成融体,一直到1900℃才会分解,并有惊人的耐化学腐蚀性能,能耐几乎所有的无机酸和30%以下的溶液,也能耐很多有机酸的腐蚀;同时又是一种电绝缘材料。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。
氮化硅 - 性质 化学式Si3N4。白色粉状晶体;熔点1900℃,密度3.44克/厘米(20℃);有两种变体:α型为六方密堆积结构;β型为似晶石结构。氮化硅有杂质或过量硅时呈灰色。
硅粉中含有许多杂质,如Fe,Ca,Aì,Ti等。Fe被认为是反应过程中的催化剂。它能促进硅的扩散,但同时,也将造成气孔等缺陷。Fe作为添加剂的主要作用:在反应过程中可作催化剂,促使制品表面生成SiO2氧化膜;形成铁硅熔系,氮溶解在液态FeSi2中,促进β-Si3N4的生成。但铁颗粒过大或含量过高,制品中也会出现气孔等缺陷,降低性能。一般铁的加入量为0~5%。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(通常在N2=1atm气压下,从1800℃开始分解)的性质,在1700———1800℃温度范围内进行常压烧结后,再在1800———2000℃温度范围内进压烧结。Al,Ca,Ti等杂质,易与硅形成低共熔物。适当的添加量,可以促进烧结,提高制品的性能。
氮化硅陶瓷产品的生产制造方式有二种,即反映烧结法和热压烧结法。反映烧结法是将硅粉或硅粉与氮化硅粉的混和料按一般陶瓷产品生产制造方式成形。随后在氮化炉内,在1150~1200℃预氮化,得到一定抗压强度后,可在数控车床上开展机械加工制造,然后在1350~1450℃进一步氮化18~36h,直至所有变成氮化硅截止。那样制得的商品规格,容积平稳。氮化硅(Si3N4)存在有3种结晶结构,分别是α、β和γ三相。热压烧结规律是将氮化硅粉与小量添加物,在19.5MPa之上的工作压力和1600~1700℃标准舒张压热成形烧结。一般热压烧结法制得的商品比反映烧结制得的商品相对密度gao,特性好。