高温陶瓷材料中的氮化硅

  氮化硅是一种具有特殊性质的化学物质，其化学式为Si3N4。它是一种超硬物质，具有润滑性和耐磨损性，同时具有原子晶体的结构。在高温下，氮化硅陶瓷具有抗氧化能力，还可以抵抗冷热冲击，即使在空气中加热到1000℃以上并急剧冷却或再加热，也不会碎裂。由于氮化硅陶瓷具有这些优异的特性，人们常常利用它来制造各种机械构件，如轴承、气轮机叶片、机械密封环和永久性模具等。使用氮化硅陶瓷制造发动机部件的受热面，不但可以提高柴油机的质量，节省燃料，且能提高热效率。我国、美国和日本等国家已经研制出了使用氮化硅陶瓷的柴油机。这种柴油机的性能和效率得到了显著提升，同时减少了能源消耗和环境污染。因此，氮化硅陶瓷在机械制造和能源领域具有广泛的应用前景。

  氮化硅陶瓷生产方法主要有两种：反应烧结法和热压烧结法。反应烧结法的主要步骤是将硅粉或硅粉与氮化硅粉的混合料按照一般陶瓷制品的生产办法来进行成型。然后，将成型后的材料放入氮化炉内，在1150~1200℃的温度下进行预氮化处理，以获得一定的强度。经过预氮化处理后，可以在机床上进行机械加工。接着，在1350~1450℃的温度下进一步氮化处理18~36小时，直到全部转化为氮化硅。通过这种方法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）混合，在19.6MPa以上的压力和1600~1700℃的条件下进行压热成型烧结。通常，热压烧结法制得的产品比反应烧结法制得的产品密度更高，性能更好。

  氮化硅是一种具有高强度和耐高温特性的物质，其热压制品是世界上最坚硬的物质之一。它具有极佳的耐热性，其强度可以维持在1200℃的高温而不下降，即使在极端的热环境下也不会熔化成融体，直到1900℃才会分解。此外，氮化硅还具有惊人的耐非物理性腐蚀性能，能够抵抗几乎所有的无机酸和30%以下的烧碱溶液的腐蚀。同时，它也是一种高性能的电在允许电压下不导电的材料，拥有非常良好的电气性能。这些特性使得氮化硅在许多领域都有广泛的应用，例如制造高级陶瓷、刀具、耐磨零件、热压铸件、电子元件等。

  氮化硅陶瓷是一种高性能的陶瓷材料，具有高强度、耐高温的特性。在所有陶瓷材料中，它的综合力学性能最好，可承受高负荷和高温的双重作用。氮化硅陶瓷的耐热震性能出色，能够在温度急变的情况下保持稳定，同时还拥有非常良好的抗氧化性能、耐磨损性能和耐蚀性能。这些特性使其成为热机部件的首选陶瓷材料，可以在高温、高压、腐蚀等恶劣环境下长时间稳定工作。因此，氮化硅陶瓷在航空航天、汽车、能源等领域得到普遍应用。

  在机械工业中，氮化硅陶瓷被大范围的应用于制造轴承滚珠、滚柱、滚球座圈等核心部件，同时也在工模具、新型陶瓷刀具、泵柱塞、心轴密封材料等领域得到普遍应用。这些应用中，氮化硅陶瓷的高强度、耐高温特性及优异的耐磨、耐蚀性能都得到了充分的发挥。在化学工业中，氮化硅陶瓷因其出色的耐磨、耐蚀性能而成为球阀、泵体、燃烧汽化器、过滤器等核心部件的首选材料。其卓越的性能能够保证这些部件在恶劣的工作环境下长时间稳定运行，大幅度的提升了化工设备的可靠性和常规使用的寿命。在冶金工业中，氮化硅陶瓷的高温稳定性和低摩擦系数使其成为金属材料加工的理想工模具。拨菅芯棒、挤压、拨丝模具，轧辊、传送辊、发热体夹具、热偶套营、金属热处理支承件、坩埚，铝液导营、铝包内衬等应用实例表明，氮化硅陶瓷可以大幅度提高冶金设备的生产效率和产品质量。

  此外，氮化硅陶瓷在电子、军事和核工业方面也存在广泛的应用。它的高强度、耐高温特性及优秀的电绝缘性能使得它在电子行业中成为制造电子元件和电路的关键材料。在军事和核工业中，氮化硅陶瓷的耐磨、耐蚀性能以及高温稳定性使其成为制造军事装备和的关键材料。