"Dayanıklılık" geliştirildi! Silikon nitrür seramiklerini sertleştirmek için sekiz ipucu- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Önemli bir yapısal seramik malzeme olan Si ₃ N ₄ seramikler iyi mekanik özelliklere ve termal şok direncine sahiptir (havada 1000 ° C'den fazla ısıtıldığında, aniden soğutulsa veya ısıtılsa bile kırılmaz). Şu anda iyi bir kapsamlı performansa sahip olduğu düşünülmektedir ve metalurji, havacılık, enerji, makine, askeri sanayi, optik, cam endüstrisi ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

"Seramiklerin ortak sorunu" ile sınırlı - yüksek kırılganlık

Si ₃ N ₄ yüksek atomik bağ kuvvetine ve iyi kapsamlı performansa sahip güçlü bir kovalent bağ bileşiğidir. Ayrıca kovalent bağların yönlülüğü ve doygunluğu nedeniyle Si'de az sayıda kayma sistemi vardır. ₃ N ₄ Seramikler kovalent bağlardan oluşur ve genellikle kayma meydana gelmeden kırılırlar, bu da Si'nin önemli ölçüde kırılgan olmasına neden olur. ₃ N ₄ seramik.

Ancak Si'nin kırılma tokluğu düşüktür. ₃ N ₄ seramik ve malzeme içindeki yerel çatlaklara karşı hassasiyet Si'nin ölümcül eksiklikleri haline geldi ₃ N ₄ Hizmet ömrünü ve güvenilirliğini ciddi şekilde etkileyen ve uygulama aralığını büyük ölçüde sınırlayan seramikler.

Hammadde tozu kırılma dayanıklılığını etkiler mi?

Si'nin hazırlanma sürecinden bu yana ₃ N ₄ seramik hammadde olarak ağırlıklı olarak toz kullanır, presleme ve sinterleme sonrasında yoğun bir seramik gövde elde edilir. Bu nedenle Si'nin özellikleri ₃ N ₄ toz, sinterleme işleminde ve performansında hayati bir rol oynar. Si ₃ N ₄ toz esas olarak iki tip içerir: α-Si ₃ N ₄ faz ve β-Si ₃ N ₄ Tozdaki β fazı içeriği >%30 hacim olduğunda, sinterleme çözünmesi ve yeniden çökeltme aşaması sırasında itici güç azalır ve silikon nitrür seramiklerinin yoğunlaşma süreci engellenir; ve seramiğin mikro yapısı esas olarak daha ince eş eksenli kristallerden oluşur ve bu da yüksek kırılma dayanıklılığı elde etmeye elverişli değildir.

α-Si kullanma ₃ N ₄ İlk toz, yüksek mukavemet ve tokluk Si'nin hazırlanmasına daha elverişli olduğundan ₃ N ₄ seramik çünkü α-Si ₃ N ₄ Sıvı faz sinterlemesi sırasında çözünme çökeltme reaksiyonuyla oluşur β-Si ₃ N ₄ ve sonraki tane irileşme aşamasında, β-Si'nin anizotropik büyümesi ₃ N ₄ Kendiliğinden sertleşen bir mikro yapı oluşturarak Si'nin yoğunluğunu ve dayanıklılığını artırabilir ₃ N ₄ seramik.

Oksijen içeriği açısından, tozun oksijen içeriği azaldıkça tokluk artar. Bunun nedeni, düşük yüzey oksijen içeriğine sahip tozlar kullanıldığında, sinterleme sırasında daha az sıvı fazın üretilmesi, bunun sonucunda daha az çekirdeklenme bölgesi ve daha az çekirdek oluşması ve kristal formunun yarı eksenelden eksenel hale değişmesidir. β-Si ₃ N ₄ Daha yüksek en boy oranına ve daha yüksek kırılma tokluğuna sahip uzun çubuklar formundadır.

Ayrıca Si ₃ N ₄ yüksek karbon içeriğine sahip tozlar silikon nitrürün yoğunlaşma sürecini engelleyecektir. Çünkü karbon silikon dioksit (SiO) ile reaksiyona girer. ₂ ) Si yüzeyinde ₃ N ₄ CO ve SiO üretmek için toz, sıvı fazın oluşumu engellenir, bu da Si'nin yoğunlaşma sürecine elverişli değildir ₃ N ₄ .

Bu nedenle Si'deki α fazı içeriği, oksijen içeriği ve karbon içeriği ₃ N ₄ seramik hammadde tozunun tamamı Si'nin kırılma dayanıklılığını etkiler ₃ N ₄ sinterlenmiş gövde Yüksek kırılma tokluğu Si elde etmek için yüksek α seçiminin temel faktörleri ₃ N ₄ seramikler Si'nin fiziksel fazı, düşük oksijen, düşük karbon içeriği ve uygun spesifik yüzey alanıdır. ₃ N ₄ toz.