氮化硅陶瓷是如何烧结成型的？_技术资料【科众陶瓷】

从之前的两篇文章中我们了解了氮化硅的一些特性以及其运用领域。那么氮化硅陶瓷是如何烧结成型的？科众陶瓷厂关于此问题的回答如下：

氮化硅陶瓷是一种具有广阔发展前景的高温、高强度结构陶瓷,它具有强度高、抗热震稳定性好、疲劳韧性高、室温抗弯强度高、耐磨、抗氧化、耐腐蚀性能好等高性能,已被广泛应用于各行业。

制备方法:氮化硅陶瓷的制备技术发展很快,由于Si3N4是强共价化合物,其扩散系数、致密化所必须的体积扩散及晶界扩散速度、烧结驱动力很小,这决定了纯氮化硅不能靠常规固相烧结达到致密化。目前氮化硅陶瓷烧结工艺方法主要有:常压烧结、反应烧结、热压烧结、气压烧结等。

氮化硅陶瓷阀杆

1:常压烧结:常压烧结是以高纯、超细、高a相含量的氮化硅粉末与少量助烧剂混合,通过成形、烧结等工序制备而成。由于常压烧结法很难制备高密度的纯氮化硅材料,为了获得高性能的氮化硅材料,需要加入助烧剂与Si3N4粉体表面的Si02反应,在高温下形成液相,活化烧结过程,通过溶解析出机制使其致密。因此,常压烧结Si3N4研究的关键在于选择合适的助烧剂。目前常用的助烧剂主要有:Mg0、Y203、稀土元素氧化物、复合助烧剂等,这些助烧剂能控制液相粘度,提高相转变,防止固溶体形成,降低晶格氧含量并控制玻璃相组成和含量

2:气压烧结法: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,2000C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。

3:反应烧结法:是采用一般成型法,先将石硅粉压制成所需形状的生坯,放入氮化炉经预氮化(部分氮化)烧结处理,预氮化后的生坯已具有一定的强度,可以进行各种机械加工(如车、创、铣、钻).最后,在硅熔点的温度以上;将生坯再一次进行完全氮化烧结,得到尺寸变化很小的产品(即生坯烧结后,收缩率很小,线收缩缩率<011%)该产品一般不需研磨加工即可使用。反应烧结法适于制造形状复杂,尺寸精确的零件,成本也低,但氮化时间很长。

4:热压烧结法:是将Si3N4粉末和少量添加剂(如MgO、AI2O3、MgF2、Fe203等),在1916MPa以上的压强和1600"℃以上的温度进行热压成型烧结。英国和美国的一些公司采用的热压烧结Si3N4陶陶瓷,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1300C时强度(可达490MPa以」上)也不会明显下降的Si3N4系陶瓷材料,而上且抗蠕变性可提高三个数量级。若对Sj3N4陶陶瓷材料进行14001500"℃C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,难难以制造复杂零件,只能制造形状简单的零件制品,了工件的机械加工也较困难。

5:其它制各方法:重烧结是将反应烧结的Si3N4烧结坯在助烧剂存在的情况下,置于于氮化硅粉末中,在高温下重烧结,可得到致密的Si3N4制品,重烧结将氮化硅及助烧剂的混合物粉末封裝到金属或玻璃包套中,抽真空后通过高压气体在高温下烧结,制得的氮化硅陶瓷可达理论密度,但工艺复杂成本较高。此外,近年来还发展了如超高压烧结、化学气相沉积、爆炸成形等烧结和致密化工艺均获得不错的效果

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本文“氮化硅陶瓷是如何烧结成型的？”由科众陶瓷编辑整理，修订时间：2018-03-28 11:55:47
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