什么是氮化硅陶瓷材料
更新時(shí)間：2019-03-05 關(guān)注：4255
氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。它是一種超硬物質(zhì)，本身具有潤滑性，并且耐磨損，為原子晶體；高溫時(shí)抗氧化。而且它還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會(huì)碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此優(yōu)異的特性，人們常常利用它來制造軸承、氣輪機(jī)葉片、機(jī)械密封環(huán)、性模具等機(jī)械構(gòu)件。如果用耐高溫而且不易傳熱的氮化硅陶瓷來制造發(fā)動(dòng)機(jī)部件的受熱面，不僅可以提高柴油機(jī)質(zhì)量，節(jié)省燃料，而且能夠提高熱效率。我國及美國、日本等國家都已研制出了這種柴油機(jī)。
制備氮化硅陶瓷制品的工藝流程一般由原料處理、粉體合成、粉料處理、成形、生坯處理，燒結(jié)和陶瓷體處理等環(huán)節(jié)組成。
氮化硅陶瓷制備工藝的類型主要是按合成、成型和燒結(jié)的不同方法和次序區(qū)分的。
陶瓷常用的成型方法有干壓、流延以及注射，其中干壓成型是應(yīng)用廣泛的一種成型工藝，也是手機(jī)陶瓷背板主流的成型工藝之一，小米MIX系列的陶瓷后蓋都是干壓成型的。今天，我們來詳細(xì)了解一下陶瓷干壓成型工藝。
一、干壓成型
干壓成型又稱模壓成型，是常用的成型方法之一。干壓成型是將經(jīng)過造粒后流動(dòng)性好，顆粒級(jí)配合適的粉料，裝入金屬模腔內(nèi)，通過壓頭施加壓力，壓頭在模腔內(nèi)位移，傳遞壓力，使模腔內(nèi)粉體顆粒重排變形而被壓實(shí)，形成具有一定強(qiáng)度和形狀的陶瓷素坯。
二、干壓成型的工藝原理和影響因素
1. 工藝原理
干壓成型的實(shí)質(zhì)是在外力作用下，顆粒在模具內(nèi)相互靠近，并借助內(nèi)摩擦力牢固地把各顆粒聯(lián)系起來，保持一定形狀。這種內(nèi)摩擦力作用在相互靠近的顆粒外圍結(jié)合劑薄層上。
隨著壓力增大，坯料將改變外形，相互滑動(dòng)，間隙減少，逐步加大接觸，相互貼緊。由于顆粒進(jìn)一步靠近，使膠體分子與顆粒間的作用力加強(qiáng)因而坯體具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。
2.影響因素
影響干壓成型的主要因素有：
粉體性質(zhì)：粒度、粒度分布、流動(dòng)性、含水率等；
粘結(jié)劑和潤滑劑的選擇；
模具設(shè)計(jì)；
壓制過程中壓制力、加壓方式、加壓速度與保壓時(shí)間。
綜上，如果坯料顆粒級(jí)配合適，結(jié)合劑使用正確，加壓方式合理，干壓法也可以得到比較理想的坯體密度。
氮化硅陶瓷
高純氮化硅粉在1700 C下熱壓液基本不發(fā)生收縮。氮化硅的燒結(jié)方 法主要有三種：反應(yīng)燒結(jié)法，常規(guī)燒結(jié)法和熱壓燒結(jié)法。
1 、反應(yīng)燒結(jié)
它基于反應(yīng)： 3Si(s)+2N2(g)= Si3N4 (s) 氮化反應(yīng)的起始溫度于1100 , 然后逐漸升溫1420 , 整個(gè)過程需要幾 C C 天, 由于此反應(yīng)是放熱反應(yīng), 因此升溫速度要小心控制。一般在低于 1400 的溫度下保溫所得到的產(chǎn)物是α - 、 β- Si3N4 的混合物，具有15C 30%的氣孔率。
氮化硅陶瓷
1 、反應(yīng)燒結(jié)
優(yōu)點(diǎn)：不許添加額外的添加劑 特點(diǎn)：高溫下材料的強(qiáng)度不會(huì)明顯降低; 產(chǎn)品尺寸和形狀不變，可以制得形狀復(fù)雜的制品； 要把兩個(gè)零件焊接時(shí)，只需將其連接在一起進(jìn)行氮化。 反應(yīng)燒結(jié)中，影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素是控制反應(yīng)溫度。 三步升溫法后將爐溫升硅的熔點(diǎn)以上，常稱為超溫氮化。
