首选来了解一下氮化硅陶瓷
氮化硅陶瓷,是一种烧结时不收缩的无机材料陶瓷。氮化硅的强度很高,尤其是热压氮化硅,是世界上最坚硬的物质之一。具有高强度、低密度、耐高温等性质。
Si3N4陶瓷是一种共价键化合物,基本结构单元为[SiN4]四面体,硅原子位于四面体的中心,在其周围有四个氮原子,分别位于四面体的四个顶点,然后以每三个四面体共用一个原子的形式,在三维空间形成连续而又坚固的网络结构。
其次,氮化硅陶瓷的整个生产工艺流程
氮化硅陶瓷制品的生产方法有两种,即反应烧结法和热压烧结法。反应烧结法是将硅粉或硅粉与氮化硅粉的混合料按一般陶瓷制品生产方法成型。然后在氮化炉内,在~℃预氮化,获得一定强度后,可在机床上进行机械加工,接着在~℃进一步氮化18~36h,直到全部变为氮化硅为止。这样制得的产品尺寸精确,体积稳定。热压烧结法则是将氮化硅粉与少量添加剂(如MgO、Al2O3、MgF2、AlF3或Fe2O3等),在19.6MPa以上的压力和~℃条件下压热成型烧结。通常热压烧结法制得的产品比反应烧结制得的产品密度高,性能好。
最后,来了解下氮化硅陶瓷生产过程中的各个工艺环节
氮化硅陶瓷成型工艺有很多种,今天简单的介绍其中一种:
注凝成型
注凝成型技术将传统的陶瓷工艺和有机聚合物化学结合,将高分子单体聚合的方法灵活地引入到陶瓷成型工艺中,通过制备低粘度、高固相含量的陶瓷浆料来实现净尺寸成型高强度、高密度、均匀性好的陶瓷坯体。该工艺的基本原理是在低粘度高固相含量的浆料中加入有机单体,在催化剂和引发剂的作用下,使浆料中的有机单体交联聚合成三维网状结构,从而使浆料原位固化成型。然后再进行脱模、干燥、去除有机物、烧结,即可得到所需的陶瓷零件。
凝胶注模成型是一种实用性很强的技术,它具有以下几个显著特点:
可适用于各种陶瓷材料,成型各种复杂形状和尺寸的陶瓷零件;
由于定型过程和注模操作是完全分离的,定型是靠浆料中有机单体原位聚合形成交链网状结构的凝胶体来实现的。所以成型坯体组分均匀、密度均匀、缺陷少;
浆料的凝固定型时间较短且可控。根据聚合温度和催化剂的加入量不同,凝固定型时间一般可控在5~60min;
该工艺所用模具为无孔模具,且对模具无特殊要求,可以是金属、玻璃或塑料等。
坯体中有机物含量较小,其质量分数一般为3%~5%。但强度较高,一般在10MPa以上。可对坯体进行机加工(车、磨、刨、铣、钻孔、锯等),从而取消或减少烧结后的加工;
这是一种净尺寸成型技术。由于坯体的组分和密度均匀,因而在干燥和烧结过程中不会变形,烧结体可保持成型时的形状和尺寸比例;
所用陶瓷料为高固相(体积分数不小于50%)、低粘度(小于1Pas)。浆料的固相含量是影响成型坯体的密度、强度及均匀性的因素,粘度的大小关系到所成坯体形状的好坏及浆料的排气效果。这也是应用该技术的难点和能否成功的关键。
氮化硅陶瓷材料烧结工艺
致密氮化硅陶瓷材料常用的烧结方式有以下几种:反应烧结、气压烧结、热等静压烧结以及热压烧结,近年来放电等离子烧结、无压烧结等烧结方式也因其具有的不同优势受到学者的
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