金盛山(中国)新材料
高温耐火材料的领先品牌
氮化硅、碳化硅制品不同烧结方式也不尽相同
09-30
氮化硅结合碳化硅制品所用领域十分广泛,如钢铁行业。陶瓷电瓷行业、冶金行业和航空航天领域,它都有涉及。如主要用来制备热电偶保护管、熔炼金属的坩埚和火箭的喷嘴,都是氮化硅结合碳化硅制品采用不同的烧结方法制备出来的。
氮化硅结合碳化硅陶瓷制备工艺的类型主要是按合成、成型和烧结的不同方法和次序去制备制品的。
1、反应烧结(RS)
反应烧结氮化硅是把Si粉或Si粉与Si3N4粉的混合物成形后 ,在1200 ℃左右通氮气进行预氮化,之后机械加工成所需件,最后在 1400 ℃左右进行最终氮化烧结。在此过程中不需添加助烧剂等,因此高温下材料强度不会明显降低。同时,反应烧结氮化硅具有无收缩特性,可制备形状复杂的部件,但因制品致密度低70 %~90 % ,存在大量气孔,力学性能受到较大的影响。
我们的氮化结合碳化硅碳化硅棒或板高铝球燃烧可以制成NSiC板,NSiC支架或支柱,NSiC盘等特殊形状的产品,主要是 用于烧餐具、卫生陶瓷、电陶瓷、电陶瓷、砂板、支撑架等窑炉家具。
热压烧结法(HPS),是将Si3N4 粉末和少量添加剂(如MgO、Al2O3、MgF2、Fe2O3 等),采用的热压烧结Si3N4 陶瓷,其强度高达981MPa以上烧结时添加物和物相组成对产品性能有很大的影响由于严格控制晶界相的组成,以及在Si3N4 陶瓷烧结后进行适当的热处理,所以可以获得即使温度高达1300 ℃时强度(可达490MPa以上)也不会明显下降的Si3N4系陶瓷材料,而且抗蠕变性可提高三个数量级若对Si3N4 陶瓷材料进行1400———1500 ℃高温预氧化处理,则在陶瓷材料表面上形成Si2N2O相,它能显著提高Si3N4 陶瓷的耐氧化性和高温强度热压烧结法生产的Si3N4 陶瓷的机械性能比反应烧结的Si3N4 要优异,强度高、密度大但制造成本高、烧结设备复杂,由于烧结体收缩大,使产品的尺寸精度受到一定的限制,难以制造复杂零件,只能制造形状简单的零件制品,工件的机械加工也较困难。
气压烧结法(GPS),近几年来,人们对气压烧结进行了大量的研究,获得了很大的进展气压烧结氮化硅在1 ~10MPa气压下,2000℃左右温度下进行高的氮气压抑制了氮化硅的高温分解由于采用高温烧结,在添加较少烧结助剂情况下,也足以促进Si3N4晶粒生长,而获得密度> 99%的含有原位生长的长柱状晶粒高韧性陶瓷. 因此气压烧结无论在实验室还是在生产上都得到越来越大的重视. 气压烧结氮化硅陶瓷具有高韧性、高强度和好的耐磨性,可直接制取接近最终形状的各种复杂形状制品,从而可大幅度降低生产成本和加工费用. 而且其生产工艺接近于硬质合金生产工艺,适用于大规模生产。
无压烧结法
氮化硅粉末无需施加机械压力就可以烧结,因此他们在高于正常温度的条件下对引入了烧结助剂的氮化硅粉末进行热压实验,发现当不施加常规压力时,氮化硅粉末圆筒仍然发生了明显的收缩。这是高密度氮化硅陶瓷发展的重要一步,在这一基础上发展了无压烧结氮化硅。
目前,无压烧结法是最常用的一种烧结方法,它是在标准大气压力下以α-Si3N4为原料,加入一定量的烧结助剂进行液相烧结,在烧结过程中α-Si3N4转化成β-Si3N4,氮化硅晶粒的结构由等轴状晶转化成为柱状晶,样品的性能得到提高。
无压烧结的优点是制备过程相对简单,成本较低,可获得性能优良的氮化硅陶瓷,其缺点是烧结后样品收缩率较大,能达到20%,可能会导致制品开裂变形。利用无压烧结氮化硅陶瓷耐磨、耐热和耐腐蚀等性能,可大量应用于制备密封环、冶金工业中的辊环、承载融熔金属的器皿、溜槽等。
相关 资讯
2023-07-25
2023-07-07
2023-03-25
2023-03-24
2023-03-23
2023-03-21