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Si3N4陶瓷材料作为一种优异的高温工程材料

Si3N4 陶瓷材料作为一种优异的高温工程材料，能发挥优势的是其在高温领域中的应用。反应烧结法（RS)是采用一般成型法，先将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、刨、铣、钻)。Si3N4 今后的发展方向是：⑴充分发挥和利用Si3N4 本身所具有的优异特性；⑵在Si3N4 粉末烧结时，开发一些新的助熔剂，研究和控制现有助熔剂的成分；⑶改善制粉、成型和烧结工艺； ⑷研制Si3N4 与SiC等材料的复合化，以便制取更多的复合材料。它耐高温，强度一直可以维持到1200℃的高温而不下降，受热后不会熔成融体，一直到1900℃才会分解，并有惊人的耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸和30%以下的溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀；同时又是一种电绝缘材料。

氮化硅结合碳化硅砖的特点

氮化硅结合碳化硅砖是指用SiC和Si为原料，经氮化烧成的耐火制品。其特点是以Si3N4为结合剂。氮化硅结合碳化硅砖是以高纯SiC为骨料，添加硅粉等外加剂，依据原位生成理论，在氮化炉中烧制而成。Si3N4以针状或纤维状结晶存在于SiC晶粒之间，是一种重要的新型耐火材料。一般含碳化硅70%～75%，氮化硅18%～25%。具有良好抗腐蚀能力，1400℃抗折强度达50～55MPa，显气孔率15%。热膨胀系数(4.5～5.0)×10-2℃-1。采用高温烧成法制备。主要用于高炉风口、铝电解槽内衬等。 氮化硅陶瓷材料具有热稳定性高。由于氮化硅是键强高的共价化合物，并在空气中能形成氧化物保护膜，所以还具有良好的化学稳定性，1200℃以下不被氧化，1200~1600℃生成保护膜可防止进一步氧化，并且不被铝、铅、锡、银、黄铜、镍等很多种熔融金属或合金所浸润或腐蚀，但能被镁、镍铬合金、不锈钢等熔液所腐蚀。

热压烧结的氮化硅加热到l000°C后投入冷水中也不会

氮化硅的很多性能都归结于此结构。纯Si3N4为3119，有α和β两种晶体结构，均为六角晶形，其分解温度在空气中为1800℃，在110MPa氮中为1850℃。正是由于氮化硅陶瓷具有特性，人们常常用它来制造轴承、机械密封环等机械构件。Si3N4 热膨胀系数低、导热率高，故其耐热冲击性较好。热压烧结的氮化硅加热到l000℃后投入冷水中也不会。在不太高的温度下，Si3N4 具有较高的强度和抗冲击性，但在1200℃以上会随使用时间的增长而出现破损，使其强度降低，在1450℃以上更易出现疲劳损坏，所以Si3N4 的使用温度一般不超过1300℃。由于Si3N4 的理论密度低，比钢和工程超耐热合金钢轻得多，所以，在那些要求材料具有高强度、耐高温等性质的地方用Si3N4 陶瓷去代替合金钢是再合适不过了。 它是用硅粉作原料，先用通常成型的方法做成所需的形状，在氮气中及1200℃的高温下进行初步氮化，使其中一部分硅粉与氮反应生成氮化硅，这时整个坯体已经具有一定的强度。然后在1350℃～1450℃的高温炉中进行二次氮化，反应成氮化硅。用热压烧结法可制得达到理论密度99%的氮化硅。