氮化硅陶瓷概述汇报人:冯帅主要内容? 1. 氮化硅的结构及性质? 2. 氮化硅粉末的制备? 3. 氮化硅的烧结方法? 4. 氮化硅的实际应用 ? 氮化硅的结构?氮化硅晶体结构属六方晶系,一般分两种晶相: α-相和β-相,均由[SiN 4]四面体构成。在结构上, β-Si 3N 4对称性较高,摩尔体积较小,在温度上是热力学稳定相。而α-Si 3N 4在动力学上较容易生成,高温( 1400~1800 ℃)时, α-Si 3N 4会发生重建相变,转变成β-Si 3N 4,这种相变是不可逆的,故α相氮化硅有利于烧结。 氮化硅的性质α-Si 3N 4呈白色或灰白色疏松羊毛状或针状体, β-Si 3N 4颜色较深, 呈致密的颗粒状多面体或短棱柱体。氮化硅陶瓷外观呈灰白、深灰色到黑色,其表面经抛光后有金属光泽。?氮化硅陶瓷有许多其他材料不可比拟的优良性质。它的密度低(理论密度 3),但机械性能良好,硬度可到 9。?熔点 1900 ℃,热膨胀系数小(约? ~ 10 -6 K -1),导热性能良好,因此具有良好的抗热震性。氮化硅陶瓷的抗高温蠕变能力强,在空气中负荷软化点在 1400 ℃以上,热稳定性好,可在高温下长期使用。弹性模量 10 4( MPa ) 泊松比抗拉强度( MPa ) 抗弯强度( MPa ) 抗压强度( MPa ) 反应烧结氮化硅 ~ ~ ~ ~ ?氮化硅陶瓷的摩擦系数小且具有自润滑性, 这是它的一个突出优点。氮化硅陶瓷开始对磨时滑动摩擦系数达到 ~ ,经精密磨合后,摩擦系数就大大降低,保持在 以下,所以氮化硅陶瓷被认为具有自润滑性。原因是,在压力作用下,摩擦表面微量分解形成薄薄的气膜,从而使摩擦面之间的滑动阻力减小,摩擦面的光洁度增加。 2. 氮化硅粉末的制备?自蔓延高温合成( SHS )法?硅粉直接氮化法?气相沉积法?碳热还原法流态化技术制备氮化硅粉末示意图 3. 氮化硅陶瓷的烧结方法?反应烧结法( RS ) ?热压烧结法( HPS ): 以上的压力、 1600~1700 ℃?常压烧结法( PLS ) ?气压烧结法( GPS ) 4. 氮化硅陶瓷的应用?氮化硅陶瓷可做燃气轮机的燃烧室、机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道及阀门、永久性模具、钢水分离环等。?氮化硅摩擦系数小的特点特别适合制作为高温轴承使用, 其工作温度可达1200 ℃,比普通合金轴承的工作温度提高2 .5倍,而工作速度是普通轴承的10倍。?利用氮化硅陶瓷很好的电绝缘性和耐急冷急热性可以用来做电热塞,用它进行汽车点火可使发动机起动时间大大缩短,并能在寒冷天气迅速启动汽车。?氮化硅陶瓷还有良好的透微波性能、介电性以及高温强度,作为导弹和飞机的雷达天线个马赫的飞行速度下使用。
