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    氮化硅材料性能指標
    2020-02-27 16:27:16
       氮化硅的性能:
      Si3N4 相對分子質量140.28?;疑?、白色或灰白色。六方晶系。晶體呈六面體。密度3.44。硬度9~9.5,努氏硬度約為2200,顯微硬度為32630MPa。
    熔點1900℃(加壓下)。通常在常壓下1900℃分解。比熱容為0.71J/(g?K)。生成熱為-751.57kJ/mol。熱導率為16.7W/(m?K)。線膨脹系數為
    2.75×10-6/℃(20~1000℃)。不溶于水。溶于氫氟酸。在空氣中開始氧化的溫度1300~1400℃。比體積電阻,20℃時為1.4×105 ?m,500℃時為
    4×108 ?m。彈性模量為28420~46060MPa。耐壓強度為490MPa(反應燒結的)??箯潖姸葹?47MPa??捎晒璺墼诘獨庵屑訜峄螓u化硅與氨反應而制得??捎米鞲邷靥沾稍?。
        氮化硅陶瓷材料具有熱穩定性高、抗氧化能力強以及產品尺寸精確度高等優良性能。由于氮化硅是鍵強高的共價化合物,并在空氣中能形
    成氧化物保護膜,所以還具有良好的化學穩定性,1200℃以下不被氧化,1200~1600℃生成保護膜可防止進一步氧化,并且不被鋁、鉛、錫、銀、黃銅、鎳等很多種熔融金屬或合金所浸潤或腐蝕,但能被鎂、鎳鉻合金、不銹鋼等熔液所腐蝕。
     氮化硅陶瓷材料可用于高溫工程的部件,冶金工業等方面的高級耐火材料,化工工業中抗腐蝕部件和密封部件,機械加工工業的刀具和刃具等。
    附表1 氮化硅陶瓷的性能
    性能                   熱壓氮化硅陶瓷          反應燒結氮化硅陶瓷
    密度                       3.24                     2.4~2.6
    顯氣孔率/%                  <2                      13~18
    硬度                        1489                      786
    破裂表面能(20℃)/(J/m2)   132.8                  33.5
    彈性模量/MPa               3.17×105               1.72×105
    抗彎強度/MPa      986(室溫), 414(1375℃)     276(室溫),138(1375℃)
    泊松比(20℃)              0.290                     0.288
    線膨脹系數(20~1000℃)/(×10-6/℃)  3.28               2.99
    熱導率/[W/(m?K)]                   28.8                10.1
    熱擴散系數(300℃)/(㎝2/s)       0.700              0.0550
    電阻率/( ?m)              1015(20℃),108(1050℃) 1015(20℃)
        氮化硅陶瓷制品的生產方法有兩種,即反應燒結法和熱壓燒結法。反應燒結法是將硅粉或硅粉與氮化硅粉的混合料按一般陶瓷制品生產方法成型。然后在氮化爐內,在1150~1200℃預氮化,獲得一定強度后,可在機床上進行機械加工,接著在1350~1450℃進一步氮化18~36h,直到全部變為氮化硅為止。這樣制得的產品尺寸精確,體積穩定。熱壓燒結法則是將氮化硅粉與少量添加劑(如MgO、Al2O3、MgF2、AlF3或Fe2O3等),在19.6MPa以上的壓力和1600~1700℃條件下壓熱成型燒結。通常熱壓燒結法制得的產品比反應燒結制得的產品密度高,性能好。附表1
    中列出了這兩種方法生產的氮化硅陶瓷的性能。 由于氮硅與碳化硅、氧化鋁、二氧化釷、氮化硼等能形成很強的結合,所以可用作結合材料,以不同配比進行改性。

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