不同烧结工艺制备的氮化硅陶瓷，应用上有何区别？

2023-05-22 09:58:11 来源：互联网分类：电气知识

　　特种陶瓷种类繁多，在不同的领域有所突破。其中，“氮化硅陶瓷”具有高弯曲强度、高断裂韧性、良好的抗蠕变性、高硬度、高耐磨等优良性能。各方面都比较均衡，被誉为是结构陶瓷家族中综合性能较为优良的一类，其商业应用似乎比其他特种陶瓷更为广泛。

　　不过氮化硅整体优势突出，并不代表它的内在质量就可以完全统一，就像吃饭一样，即使原料一样，大师手艺的味道当然也不同。不同的工艺，尤其是不同的烧结工艺，生产出的氮化硅陶瓷在成本和性能上有一定的差异，从而造成其应用的下游领域不同。至于区别，详情请看下文。

　　目前用于各个领域的氮化硅陶瓷材料基本上采用以下烧结方法制备：反应烧结、常压烧结等。此外，放电等离子烧结、重烧结等新型烧结方式也因其具有的不同优势受到学者的关注。

　　不同工艺制备的氮化硅性能有一定差异，一般用于不同的高温结构件、耐磨件或耐腐蚀件。因此，采用不同的烧结工艺，结合不同的工艺参数，控制材料的微观结构，是实现氮化硅产品不同用途和优异性能的关键。

　　1、反应烧结法

　　反应烧结是指使原料成型体在一定温度下通过固相、液相和气相进行化学反应，同时对规定的组分进行致密化和合成，得到预定的烧结体的过程。其工艺是：将高纯硅粉与粘合剂混合成型，然后置于N2气氛中或浸入熔融硅中，在坯体中与硅或氮或熔融硅反应，制备氮化硅制品。

　　2、热压烧结法

　　为了弥补反应烧结法的不足，后来的研究人员在各种氧化物中加入氮化硅粉末作为烧结添加剂，在一定压力以上、1600℃以上的温度下进行烧结，这个过程后来被称为热压烧结。

　　热压烧结法的优点是制备的Si3N4陶瓷比其他工艺烧结的Si3N4具有更好的力学性能，具有更高的硬度、强度和韧性，常用于生产陶瓷工具。陶瓷刀具材料是一种很有前途的高速切削刀具材料，在生产中得到广泛应用。由于氮化硅具有非常高的耐磨性和化学稳定性，因此可以在高速条件下长时间切割。但是，这种方法也有缺点，制备成本高，所需烧结设备较复杂。同时，烧结过程当中的单轴压力使样品性能各向异性。