氮化硅（Si）3n4）是一系列高级工程陶瓷，其特征是高强度，韧性和硬度以及出色的化学和热稳定性。氮化硅在19世纪被发现，但由于其共价性质，但并没有使其轻松制造。
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氮化硅陶瓷的类型
最初，这导致了两种类型的氮化硅，反应含有氮化硅（RBSN）和热压硅（HPSN）的发展。随后，自1970年代开发了另外两种类型以来：包括Sialons在内的氮化硅（SSN）和烧结反应的氮化硅（SRBSN）。
氮化硅工程材料亚博网站下载
目前，对基于氮化硅的工程材料的兴趣是从1980年代的研究基本上开发的，用于燃气轮机和活塞发动机的陶瓷零件。亚博网站下载可以预见的是，主要由氮化硅零件（例如sialon）制成的发动机比传统发动机高，并且能够在更高的温度下运行，而效率更高。但是，最终，由于许多因素，包括成本，难以可靠地制造零件以及陶瓷固有的脆性性质，因此没有实现这个目标。
氮化硅的施用
但是，这项工作导致开发了许多其他用于氮化硅材料的工业应用，例如在金属形成，工业磨损和熔融金属处理中。亚博网站下载不同类型的氮化硅，RBSN，HPSN，SRBSN和SSN，由它们的制造方法产生，该方法控制了它们所产生的属性和应用。
反应键合氮化硅（RBSN）
反应 - 含有氮化硅（RBSN）是通过小心硝化硅（Si）“面团”或在约1450°C下紧凑的。在反应期间Si3n4紧凑的孔隙率在孔隙率上生长。这导致几乎没有密度的变化伴随着密度的增加。此功能是俄罗斯州的最大好处，因为它通常允许零件接近净形状，而无需随后进行昂贵的磨削操作。
该反应的结果是最终产物含有孔隙率，因此其机械性能不如其他类型的硝酸硅的机械性能，如下表所示。但是，该材料的生产相对便宜，并且发现了尤其是作为窑炉的应用。
热压硅（HPSN）
1960年代和1970年代开发了热压硅（HPSN），其目的是允许工程师利用硅Çarbide的某些出色特性，而RBSN无法实现。HPSN是通过将通量（通常是镁）添加到细Si中来制作的3n4粉末，然后将粉末压在石墨死亡中，通常在1800°C和40mpa压力下。最终的身体具有极佳的机械性能（见下文）。
这些HPSN发现应用程序作为切割工具。应用程序往往是相对简单的形状，因为热压的“坯料”必须是钻石地面才能获得所需的轮廓。结果，HPSN零件往往很昂贵，现在已在很大程度上被SSN取代。
烧结反应 - 粘结硅硝酸盐（SRBSN）
RBSN是旨在降低产品最终孔隙率并因此改善其机械性能的RBSN的开发（见下文）。这是通过在起始粉末混合物中添加烧结添加剂来实现的，该添加剂使材料在反应阶段后可以烧结。尽管现在已经有明显的收缩，但它比SSN小，可以更大的控制。
与RBSN一样，与高质量的氮化硅粉相比，SRBSN的起始原材料亚博网站下载（主要是硅金属）相对便宜，因此SRBSN的制造比HPSN和SSN便宜。SRBSN的应用包括切割工具和磨损组件。
这些材料的最新发展显示，由于裂纹偏转√晶须的生长，韧性和抗性性的改善亚博网站下载。
硝化硅烧结
烧结氮化硅（SSN）覆盖氮化硅材料，通过在1750°C左右的氮气中亚博网站下载无压烧结而致密。为了帮助致密化，使用烧结添加剂（例如氧化氢，氧化镁和氧化铝）的各种组合。如果添加含有添加剂的铝，则烧结的材料可以归类为Sialon。Sialons是基于元件硅（SI），铝（Al），氧（O）和氮（N）的陶瓷合金，并且该术语通常与SSN互换。在下表中比较了由国际Syalons制造的SIALON SSN和SYALON 101的物理特性，该特性与其他常见类型的氮化硅进行了比较。
SSN和Sialon通常提供可用于氮化硅的最佳机械性能，并且是工业应用中最广泛使用的机械性能，例如熔融金属处理，工业磨损，金属形成，石油和天然气工业以及化学和工艺工业。
氮化硅的物理特性的比较
下表是RBSN，HPSN，SRBSN，SSN和Syalon 101的物理属性数据的比较。
表格1。RBSN，HPSN，SRBSN，SSN和SYALON 101的物理属性数据的比较。
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破裂的3点RT模量（MPA） |
200 |
700 |
700 |
850 |
945 |
RT Young的弹性模量（GPA） |
175 |
300 |
300 |
300 |
288 |
RT硬度Vickers HV0.3（kg/mm2） |
800 |
1650 |
1450 |
1450 |
1500 |
裂缝韧性k¹（mpam½） |
2.5 |
4.5 |
6.0 |
7.5 |
7.7 |
密度（g/cc） |
2.3 |
3.2 |
3.3 |
3.24 |
3.23 |
孔隙度（％） |
30 |
0 |
5 |
0 |
0 |
热膨胀系数。（0-1200°C）（10-6/K-1） |
3.2 |
3.2 |
3.1 |
3.1 |
3.04 |
RT热导率（w/m/k） |
10 |
26 |
25 |
22 |
21.3 |
热休克电阻（ΔT°C） |
400 |
700 |
700 |
800 |
900 |
RT电阻率（欧姆M） |
1010 |
1010 |
1010 |
1010 |
1010 |
关于硝酸硅陶瓷的摘要
氮化硅（Si）3n4）是一种非常重要的工程陶瓷，有几种形式可用，每种都有自己独特的属性。这些包括高强度，韧性和硬度，出色的耐磨性，对许多酸和碱的耐腐蚀性以及出色的热冲击性。这些特性使氮化硅，尤其是SSN和Sialon可以在许多工业应用中找到使用。随着材料变得越亚博网站下载来越广泛地接受和使用，一直在发现新的应用程序。
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此信息已从国际Syalons提供的材料中采购，审查和改编。亚博网站下载
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