"Toughness" har förbättrats! Åtta tips för att härda kiselnitridkeramik- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Som ett viktigt strukturellt keramiskt material, Si ₃ N ₄ keramik har goda mekaniska egenskaper och värmechockbeständighet (uppvärmd till mer än 1000 ℃ i luft, den går inte sönder även om den plötsligt kyls eller värms upp). Det anses ha en bra omfattande prestanda för närvarande och har använts i stor utsträckning inom metallurgi, flyg, energi, maskiner, militärindustri, optik, glasindustri och andra områden.

Begränsad av det "vanliga problemet med keramik" - hög sprödhet

Si ₃ N ₄ är en stark kovalent bindningsförening med hög atombindningsstyrka och bra omfattande prestanda. Dessutom, på grund av riktbarheten och mättnaden av kovalenta bindningar, finns det få glidsystem i Si ₃ N ₄ keramik som består av kovalenta bindningar, och de går vanligtvis sönder innan glidning inträffar, vilket resulterar i betydande sprödhet av Si ₃ N ₄ keramik.

Den låga brottsegheten hos Si ₃ N ₄ keramik och känsligheten för lokala sprickor inuti materialet har blivit de ödesdigra bristerna hos Si ₃ N ₄ keramik, vilket allvarligt påverkar dess livslängd och tillförlitlighet och kraftigt begränsar dess användningsområde.

Påverkar råvarupulvret dess brottseghet?

Sedan beredningsprocessen av Si ₃ N ₄ keramik använder huvudsakligen pulver som råmaterial, en tät keramisk kropp erhålls efter pressning och sintring. Därför egenskaperna hos Si ₃ N ₄ pulver spelar en viktig roll i sintringsprocessen och prestanda. Si ₃ N ₄ pulver innefattar huvudsakligen två typer: α-Si ₃ N ₄ fas och p-Si ₃ N ₄ När β-fasinnehållet i pulvret är >30 vol.%, minskar drivkraften under sintringsupplösningen och återutfällningssteget, och förtätningsprocessen av kiselnitridkeramer hämmas; och keramikens mikrostruktur består huvudsakligen av finare likaxliga kristaller, vilket inte bidrar till att erhålla hög brottseghet.

Använder a-Si ₃ N ₄ eftersom det initiala pulvret är mer gynnsamt för framställningen av Si med hög hållfasthet och seghet ₃ N ₄ keramik eftersom α-Si ₃ N ₄ bildas genom upplösningsutfällningsreaktion under vätskefassintring β-Si ₃ N ₄ och i det efterföljande kornförgrovningsstadiet, den anisotropa tillväxten av β-Si ₃ N ₄ kan bilda en självhärdande mikrostruktur, vilket förbättrar densiteten och segheten hos Si ₃ N ₄ keramik.

När det gäller syrehalt ökar segheten när syrehalten i pulvret minskar. Detta beror på att när man använder pulver med låg ytsyrehalt produceras mindre flytande fas under sintring, vilket resulterar i färre kärnbildningsställen och färre kärnor, och kristallformen ändras från halvaxiell till axiell. p-Si ₃ N ₄ är i form av långa stavar, med högre bildförhållande och högre brottseghet.

Dessutom har Si ₃ N ₄ pulver med hög kolhalt kommer att hämma förtätningsprocessen av kiselnitrid. Eftersom kol reagerar med kiseldioxid (SiO ₂ ) på ytan av Si ₃ N ₄ pulver för att generera CO och SiO, hämmas bildandet av vätskefasen, vilket inte bidrar till förtätningsprocessen av Si ₃ N ₄ .

Därför är α-fashalten, syrehalten och kolhalten i Si ₃ N ₄ keramiskt råmaterialpulver påverkar alla Si:ts brottseghet ₃ N ₄ sintrade kropp. Nyckelfaktorerna för att välja hög α för att erhålla hög brottseghet Si ₃ N ₄ keramik är den fysiska fasen, lågt syre, lågt kolinnehåll och lämplig specifik yta av Si ₃ N ₄ pulver.