Sialons的性质和应用 - 一个综合指南

Sialons被制成为更具成本效益的热压氮化硅替代品。它们具有复杂的化学性，应该被认为是具有广泛性质的合金家族。当氮化硅（Si3N4），氧化铝（Al 2 O 3）和氮化铝（ALN）反应时形成Sialons。该材料结欧洲杯足球竞彩合形成各种化学组合物。

图像积分：shutterstock.com/domagoj Bulilovic

如果烧结助剂，例如氧化钇或氧化镁，则通过无压烧结可以通过无压烧结形成完全致密的多晶体。这种创新技术允许以经济高效的方式生产近净复杂的部件。在唾液陶瓷中形成的两个最常见的结晶阶段是β-sialon和αsialon，这两种相的组合可以合并到一个单片陶瓷与正在开发的组合，以适应特定的应用。

关键属性

SiAlONs可表现出以下特性：

• 低密度
• 高强度
• 优越的抗热震性能
• 优异的耐磨性
• 断裂韧性
• 机械疲劳和抗蠕变性
• 抗氧化性

与热压氮化硅相比，无压烧结产生的SiAlON材料的耐高温性能受到烧结过程中晶界处形成的玻璃相的限制。欧洲杯足球竞彩这些材料只适欧洲杯足球竞彩合在低于1200°C的温度下长期使用。表1列出了典型的属性。

表1。锡亚顿的典型物理和力学性能（Syalon 101）

财产
密度（G.cm.－3）	3.25
年轻的模量（GPA）	288
弯曲强度(MPa)	945
断裂韧度K1 c（MPa.m）０．５）	7．7
硬度、(GPa)	15
热膨胀系数(× 10－6/°C)	3.04
导热系数（W/m.K）	28
最高工作温度（°C）	1200
威布尔模量	11

β–SiAlON基于β–Si3N4中存在的原子排列。在这种材料中，一些Si被Al取代，相应的N被O取代。随后，β–Si3N4中多达三分之二的硅可以被Al取代，而不会引起结构变化。化学取代包括将Si–N键交换为Al–O键。这两种情况下的键长大致相同，但Al–O键强度明显高于Si–N。在SiAlONs中，Al与AlO4配位，而不像Al2O3中的AlO6配位因此，在β-SiAlON中，粘结强度比在Al2O3中强50%。因此，SiAlON本质上比Si3N4和Al2O3都显示出优越的性能。β-SiAlON晶粒具有长针状，并且在微观结构中随机定向。这在gla中形成了强晶粒的联锁结构ssy相基体，是β-SiAlON陶瓷具有高弯曲强度和韧性的原因。

β-SiAlON是由国际Syalons公司生产的，并以Syalon 101的商标销售。在超过1400°C的烧结过程中，氧化物与烧结添加剂反应形成氧氮液体，这是致密化所必需的。这种粘性液体在冷却时形成粒间玻璃。Syalon 101是一种高强度、高韧性的全密度陶瓷。

图1所示。Syalon 101 (β-SiAlON)显微结构(图片由国际Syalons纽卡斯尔有限公司提供)

β-SiAlON作为固溶体，其蒸汽压比Si3N4低，在烧结助剂的作用下，SiAlON在较低温度下形成更多的液体。因此，SiAlON使用常规烧结技术更容易致密化。此外，SiAlON较低的蒸气压降低了高温下的分解，因此SiAlON比Si3N4更具有热力学稳定性。

这些β-SiAlons在诸如有色金属熔融金属处理之类的应用中特别有用。在此过程中，与熔融金属接触时的热抗冲击性和化学稳定性对于Sialons作为热电偶保护护套和加热器和提升管中的组件至关重要。

α-SiAlON

Si3N4的唾液子的第二阶段是α-Sialon。α-Si3N4中的堆叠结构从β-Si3N4变化，因为通过β结构的长“通道”周期性地被阻挡。这导致一系列间隙孔。在α-SiAlOns中，四面体结构中的Si由Al代替，通过O通过O.通过O.满足价值，占用间隙孔的阳离子被修改。以这种方式，可以将诸如钇（Y），钙（Ca），锂（Li）和钕（Nd）掺入结构中的元素的阳离子。与β-SiAlon的针状晶粒形态相比，α-唾液颗粒小且等轴，这导致本质上硬质材料。高硬度可以归因于晶粒结构和高粘合能量密度。

国际Syalon公司能够生产出同时含有β–SiAlON和α–SiAlON晶粒的SiAlON，商品名为Syalon 050。在Syalon 050的烧结和随后的热处理过程中，晶间相被纳入结构中，生产出致密的硬质陶瓷，几乎没有晶界相。这一切ows要求材料性能保持在高达1400°C的温度下。这在磨损机制中非常重要；例如，切割头需要高于1000°C的热硬度。

图2。Syalon 050 (α /β-SiAlON)显微结构(图片由国际Syalons纽卡斯尔有限公司提供)。

这种材料的另一个重要优点是抗氧化性。在这种陶瓷中，晶界相的缺乏导致了在较高温度下发生氧化所需的扩散物种的运输的限制。简单地说，有有限的液相协助运输，导致提高抗氧化性。这些SiAlONs还表现出了很强的耐磨性，并被用作抛丸喷砂喷嘴，特别是用于高侵蚀性磨粒。此外，晶界相的缺失使它们在高温应用中具有吸引力，例如在燃气轮机中。

复合材料SiAlONs

由于SiAlONs具有良好的烧结性能，可以制成复合陶瓷，特别是与其他氮化物陶瓷。因此，国际Syalons已经开发了许多复合等级的SiAlONs。

第一,，Syalon 501，是一种基于β-SiAlON的导电级，可以通过放电加工成复杂形状。它展示了Syalon 101的许多杰出的性能，并在挤压模具和模压模具中找到了一席之地。

Syalon 110是一种复合材料，也是基于Syalon 101的，它表现出更好的抗钢侵蚀性和优异的抗热震性。它已被用作钢水平连铸的断环。

应用

与其他氮化硅基陶瓷一样，Sialons目前用于利基市场应用。例如：

工业磨损应用

金属成型工具

Sialons也通常用于金属丝拉伸和管成型工具，用于诸如铜和铝合金的有色金属。通常，材料的硬度，低摩擦系数，缺乏粘附或反应产生了阳性结果。

图3。Syalon 101焊接辊(照片由国际Syalons纽卡斯尔有限公司提供)。

耐磨部件利用材料的低导热性、电绝缘性、耐磨性和抗热震性。典型的耐磨应用是在感应加热或电阻焊等过程中定位和转移金属零件的夹具（见图1）例如，Syalon 101通常用于在汽车部件电阻焊接过程中制造定位销。在这种情况下，Syalon 101销持续一年，而带有氧化铝套筒的传统淬火钢销仅持续8小时。

Syalon 101和Syalon 050以优异的机械强度和硬度为特征，使其成为许多极端工业磨损应用的理想候选者。

射击喷嘴

抛丸是清理或处理表面的一种方法。它包括以高速向待处理表面喷砂，如砂、氧化铝或冷硬铸铁。

传统上，内衬由碳化钨制成。然而，在许多爆破作业中遇到的低冲击角下，碳化钨喷嘴由于用于将碳化物颗粒粘合在一起的相对柔软和韧性钴的侵蚀而过度磨损。

Syalon 050具有较高的硬度、断裂韧性和杨氏模量，因此具有优异的耐磨性。这使它成为抛丸内衬的理想材料。

图4。Syalon 050喷砂喷嘴(图片由国际Syalons纽卡斯尔有限公司提供)。

Syalon 050中的标准3/8“喷嘴，使用冷铁磨料进行测试，在100 psi下运行，运行1000多小时，无明显磨损。

铣削媒体

国际Syalons公司生产一系列研磨介质，用于制备工业和分析样品。

在试验中，Syalon 101碗和介质的重量损失约为所报告的玛瑙、氧化铝、氧化锆和碳化钨重量损失的14%。因此，样品污染大大减少，并延长介质寿命。此外，Syalon 101的研磨效率通常会提高，从而减少铣削时间。

纸脱水箔

在纸张制造过程中，该过程的一部分涉及从纤维/水纸浆中除去水。为此，纸浆铺设在织物垫上，在一系列抽吸箱上传播。当织物覆盖它们时，这些盒子涂抹一个真空，该真空将水从纸浆中汲取。

抽吸盒由一系列箔组成，可长时间长。这些箔可以由高密度聚乙烯（HDPE）或陶瓷材料形成。陶瓷通常用于高速应用。箔是钻石地生产镜面，这对于纸张的饰面质量至关重要。

最初，氧化铝是陶瓷的首选。然而，随着机器速度的提高，达到100公里/分钟，对更大的耐磨性的需要已经出现。在这里可以应用《赛隆101》。其优异的耐磨性能，以及抗热震性能，使其成为现代高速应用的理想选择。

熔融金属处理应用

领先的制造商国际肥塞为熔融金属处理生产三个主要的唾液组件，这些组件被广泛用于铝业：

• 热电偶保护护套：先进的陶瓷管，能够精确且可靠地监测铝代工厂的温度，选择Syalon材料，在高达1200°C的温度下展示出色的物理性质，1400°C欧洲杯足球竞彩
• 立管和加热器管：高强度SiAlON陶瓷圆柱加热器，用于加热铝加工中的熔体。这些可以根据需要构建成指定的尺寸范围
• 液位传感器：用于将熔融金属（包括铝）挤压压铸成铸锭或最终适用于特定形状的传感器。SiAlON液位传感器的温度应用范围高达800°C，确保准确监测加压腔中的熔融铝

SiAlON组件的耐久性和它们在铝生产中重复使用的能力有助于回收过程。铝显示特殊的耐腐蚀性，允许技术上无限的回收性能。回收铝通常熔炼成锭，符合普通铝耐火工艺。然后，这些铸锭被混合成铸造合金，并使用挤压模具设备为广泛的潜在用途塑形。

图5。Syalon 101热电偶护套用于铝生产后的横截面，显示零孔隙率或熔融金属进入陶瓷（照片由国际Syalons纽卡斯尔有限公司提供）。

这些信息已从国际赛隆斯提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问国际Syalons。