氮化硅陶瓷配件的優(yōu)勢

   氮化硅長期以來一直用于高溫應(yīng)用。 特別是，它被確定為少數(shù)能夠承受氫/氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的嚴(yán)重?zé)釠_擊和熱梯度的整體陶瓷材料之一。 氮化硅在制造集成電路中經(jīng)常用作絕緣體和化學(xué)屏障氮化硅的一些關(guān)鍵特性包括：低密度、優(yōu)異的抗熱震性、良好的抗氧化性、抗機(jī)械疲勞性和高耐磨性。 典型應(yīng)用包括：往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)部件、噴氣推進(jìn)部件、整形外科應(yīng)用、熱電偶護(hù)套、弧焊噴嘴、化學(xué)絕緣體、電絕緣體、金屬切削工具、爐具和軸承滾珠。

  鈞杰陶瓷推出了一種新的直接壓力燒結(jié)氮化硅粉末到零件組件制造工藝，提供高性能、經(jīng)濟(jì)高效的材料解決方案作為反應(yīng)鍵合氮化硅和熱壓氮化硅的替代品。氮化硅（Si3N4) 是一種強(qiáng)度高、重量輕且具有重要商業(yè)價(jià)值的非氧化物陶瓷材料。這是第一次在 1800 年代中期制造，但直到大約一個(gè)世紀(jì)后才廣泛應(yīng)用于工業(yè)，當(dāng)先進(jìn)的加工技術(shù)可用并允許材料廣泛使用時(shí)行業(yè)和應(yīng)用。未加工的氮化硅粉末呈灰色，通常通過暴露純金屬硅粉末制成高壓下的高溫氮?dú)?，盡管也發(fā)現(xiàn)了天然存在的沉積物某些隕石中的小夾雜物。完全燒結(jié)（致密）氮化硅具有深灰色到黑色的顏色，并且部件表面可以打磨成光滑的拋光劑。它通常用于要求苛刻的應(yīng)用，其中強(qiáng)度、耐磨性、斷裂韌性和尺寸穩(wěn)定性都需要在高溫下和/或在腐蝕性環(huán)境中。 

  氮化硅與其他陶瓷材料相比的一個(gè)特殊優(yōu)勢是其高強(qiáng)度重量比，這即使與金屬鎳基“超級合金”相比也毫不遜色。 這種強(qiáng)度是材料的結(jié)果高能，主要是共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，即使在高溫下也能保持其強(qiáng)度（高達(dá) ~1000°C）。 氮化硅的高斷裂韌性是由于存在堅(jiān)固的針狀（針狀）ß-Si3N4燒結(jié)微觀結(jié)構(gòu)中的晶粒，其高抗拉強(qiáng)度使它們能夠橋接裂紋和緩慢的裂紋擴(kuò)展。 微觀結(jié)構(gòu)的其余部分由ɑ-Si3組成N4 谷物，其中賦予材料硬度和耐磨性。 氮化硅表現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦學(xué)性能并且經(jīng)常用于磨損應(yīng)用。

  氮化硅還表現(xiàn)出異常低的熱膨脹系數(shù)，同樣是由于其高能量共價(jià)鍵。 對于處理高溫應(yīng)用的設(shè)計(jì)人員來說，這是一個(gè)潛在有用的特性。氮化硅的熱導(dǎo)率可與高純氧化鋁相媲美，具有更高的熱導(dǎo)率由于其強(qiáng)度、韌性和低熱膨脹，與大多數(shù)陶瓷相比具有抗震性特性。 最高使用溫度取決于強(qiáng)度要求，范圍為在氧化氣氛中為 1000 – 1400°C，在惰性氣氛中超過 1500°C。 材料會解離在約 1850°C。電氣與大多數(shù)其他陶瓷材料一樣，氮化硅是一種極好的電絕緣體，并表現(xiàn)出更高的與大多數(shù)高純度氧化鋁和氧化鋯相比的介電強(qiáng)度。 硅和氮原子的強(qiáng)共價(jià)鍵導(dǎo)致表面的低擴(kuò)散系數(shù)燒結(jié)過程中的氮化硅粉末顆粒。如上所述，材料也離解在 1850°C 時(shí)轉(zhuǎn)化為硅和氮，這與較低溫度下緩慢的原子擴(kuò)散相結(jié)合，抑制了在無壓燒結(jié)過程中完全致密化純氮化硅組件。因此，充分致密的燒結(jié)氮化硅通常是通過在加熱過程中施加氮?dú)猓ɑ蚣儥C(jī)械）壓力來獲得的。燒制和/或添加耐火玻璃相添加劑，例如氧化釔 (Y2O3)、氧化鋁陶瓷 (Al2O3)、氧化鎂 (MgO)，或其他稀土與二氧化硅（SiO2）結(jié)合到粉體中，以促進(jìn)液相燒結(jié)。

雖然材料和陶瓷加工成本增加，但所得性能優(yōu)于那些標(biāo)準(zhǔn) RBSN。然而，所得材料通常仍含有殘留的 Si 和材料性能仍不及其他Si3N4制造選項(xiàng)。
通常用于具有輕到中等性能要求和/或形狀配合和功能原型的應(yīng)用。
• 反應(yīng)鍵合氮化硅 (RBSN)
• 燒結(jié)反應(yīng)鍵合氮化硅 (SRBSN)