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氮化硅陶瓷(Si3N4)为什么难烧结和材料特性工艺技术之间有哪些

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氮化硅陶瓷(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料,具有高强度、高硬度、耐磨损、抗腐蚀以及高热导等独特的优异性能,在国防、能源、航空航天、机械、石化、冶金、电子等领域有着广泛的应用。

但Si3N4是强共价键化合物,其扩散系数低、引起致密化的体积扩散及晶界扩散速度小、烧结驱动力小,因此难以实现烧结致密化。
要制备高强度、高密度氮化硅陶瓷,通常采用MgO,Y2O3,Al2O3,La2O3等作为助烧剂,助烧剂在高温下形成液相促进氮化硅的溶解、析出从而实现氮化硅的烧结。
但Si3N4的烧结存在致密化和热分解这一矛盾,Si3N4在高温环境下易升华分解,常压烧结须采用埋粉方法烧结,温度一般控制在1750 ℃以下,而且需要添加大量助烧剂以形成液相烧结,但冷却后形成的晶界玻璃相使材料的高温性能劣化。
因此,工业上为了获得致密的氮化硅烧结体,人们更亲睐于气压烧结法。气压烧结是指提高氮气压力(一般是1-10 MPa),抑制Si3N4的热分解以提高烧结温度(1800-1900℃),便于形成耐火度高的晶间玻璃相等,从而制备性能更优的Si3N4陶瓷。


IP属地:广东1楼2024-03-21 10:45回复