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这两项对氮化硅结合碳化硅制品质量影响很大
09-30
在氮化硅结合碳化硅的生产中,原料纯度,烧成温度和氮化时间都是对氮化硅结合碳化硅影响很大的。其中影响最大的就是烧成温度和氮化时间了!
一.烧成温度:
在整个反应烧结氮化硅结合碳化硅的制备过程中,在对由SiC和Si粉混合物组成的多孔坯体烧结时通入N2时,,N2与Si反应生成S3N4,该化合物使SiC颗粒胶结起来形成致密的氮化硅结合碳化硅材料,所以烧结条件对氮化率影响很大。在烧结过程中,在500~800℃有机物急剧发生分子裂解,从结合剂中分离出大量CO、CO2、CH4和H2,因此在以上的温度范围内,必须降低加热速度,采取等温保温以防止因排出气体造成的弯曲和开裂,大约在1200℃有机结合剂中气体产物均已排除。并且需要保持在真空度很高的条件下,以防止单质Si和SiC的氧化。在温度达到1450℃时保温0.5h,如果温度太高超过硅的熔化温度,大量硅会成为气相挥发掉,造成不必要的损失。
二、氮化率与保温时间的关系:
氮化也是氮化硅结合碳化硅生产过程中很关键的一步。研究硅的氮化动力学时得知,在1400~1490℃历时2h就可使氮达到最大程度饱和,并生成Si3N4。较高温度下进行氮化,将导致氮化硅部分分解;温度高于1600℃时,氮化硅的分解速度超过了生成速度;而在1820~1830℃时完全分解。1400~1480℃在氮气中对由SiC和Si粉混合物组成的多孔坏体进行烧结时,生成Si3N4,该化合物使SiC颗粒胶结起来。
我们为了得到高的氮化率,会尽量在1400℃附近延长时间(大约5h),以保证硅氮化达到最大程度的饱和。在1300~1420℃也要尽量延长时间(大约2h),让Si粉表面的SiO膜除去,以便使Si粉尽可能氮化,形成致密的坏体,从而尽可能减少气孔,提高致密度与性能。如果在氮化温度范围内几乎没有采取保温措施,那么大部分的Si都没有来得及被氮化,那么反应烧结制备氮化硅结合碳化硅也就将失去了意义。
总之,要想制成的氮化硅结合碳化硅成品优质,就需要严格按照技术要求进行,否则,徒劳无功!
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