硅氮化物(Si3.N4)是一系列先进的工程陶瓷，其特点是高强度、韧性和硬度，以及优异的化学和热稳定性。氮化硅是在19世纪中期被发现的，但由于其共价键的性质，它并不易于制造。
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氮化硅陶瓷的类型
这最初导致了两种类型的氮化硅的发展，反应结合氮化硅(RBSN)和热压氮化硅(HPSN)。随后，自1970年代以来又发展了两种类型:烧结氮化硅(SSN)，其中包括sialons和烧结反应结合氮化硅(SRBSN)。
氮化硅工程材料欧洲杯足球竞彩
目前对氮化硅基工程材料的兴趣主要是从20世纪80年代对燃气轮机和活塞发动机陶瓷零件的研究发展起来的。欧洲杯足球竞彩根据设想，主要由氮化硅基部件(如sialon)制造的发动机将重量轻，能够在比传统发动机更高的温度下工作，从而获得更高的效率。然而，最终，由于成本、难以可靠地制造零件和陶瓷本身的脆性等诸多因素，这个目标没有实现。
氮化硅的应用
然而，这项工作导致了氮化硅基材料的其他工业应用的发展，如金属成形、工业磨损和熔化金属处理。欧洲杯足球竞彩不同类型的氮化硅RBSN, HPSN, SRBSN和SSN，这取决于它们的制造方法，这决定了它们最终的性能和应用。
反应结合氮化硅(RBSN)
反应结合氮化硅(RBSN)是通过在大约1450°C的条件下对硅(Si)“面团”或致密物进行仔细的氮化处理而制成的。在反应中，Si3.N4生长在致密的孔隙中。这导致小的维度变化伴随着密度的增加。这一特点是RBSN的最大优点，因为它通常可以使零件接近净形状，而不需要后续昂贵的磨削操作。
这一反应的结果是，最终产品含有孔隙，因此，其机械性能不如其他类型的氮化硅，如下表所示。然而，这种材料的生产成本相对较低，尤其在窑具上得到了应用。
热压氮化硅(HPSN)
热压氮化硅(HPSN)是在20世纪60年代和70年代开发的，目的是让工程师利用硅çarbide的一些杰出性能，这是RBSN无法实现的。HPSN是通过向细硅中加入助熔剂(通常是氧化镁)制成的3.N4然后将粉末压入石墨模具中，通常在1800°C和40MPa的压力下。合成体是完全致密的，具有优良的机械性能(见下文)。
例如，这些HPSN被应用于切削工具。应用往往是相对简单的形状，因为热压“坯料”必须经过金刚石研磨才能获得所需的轮廓。因此，HPSN的部件往往很贵，现在很大程度上已经被SSN所取代。
烧结反应-结合氮化硅(SRBSN)
RBSN是一种RBSN的开发，旨在降低产品的最终孔隙率，从而改善其力学性能(见下文)。这是通过在起始粉末混合料中添加烧结添加剂来实现的，它允许材料在反应结合阶段后进行烧结。虽然现在有一个显著的收缩，但它小于SSN，允许更大的控制。
与RBSN一样，SRBSN的起始原料，主要是金属硅，与高质量的欧洲杯足球竞彩氮化硅粉末相比相对便宜，因此SRBSN的制造成本比HPSN和SSN都低。SRBSN的应用领域包括切削工具和磨损部件。
这些材料的最新发展表明，由于裂纹偏转√晶须的增长，其韧性和抗冲击性能欧洲杯足球竞彩得到了改善。
烧结氮化硅
烧结氮化硅(SSN)覆盖氮化硅材料，该材料在1750°C左右的氮气欧洲杯足球竞彩气氛中通过无压烧结而致密化。为了帮助致密化，各种烧结添加剂的组合如氧化钇，氧化镁和氧化铝被使用。如果添加了含铝添加剂，则烧结材料可归类为sialon。Sialons是基于硅(Si)、铝(Al)、氧(O)和氮(N)元素的陶瓷合金，这个术语通常与SSN互换使用。将SSN和Syalon 101(国际Syalons公司生产的sialon 101)的物理性能与其他常见类型的氮化硅进行比较，见下表。
SSN和sialon通常为氮化硅提供最好的机械性能，并广泛应用于工业应用，如熔融金属处理、工业磨损、金属成形、石油和天然气工业以及化学和加工工业。
不同氮化硅物理性能的比较
下表是RBSN、HPSN、SRBSN、SSN和Syalon 101的物理属性数据对比。
表1。对比RBSN、HPSN、SRBSN、SSN和Syalon 101的物理性质数据。
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断裂模量(MPa) |
200 |
700 |
700 |
850 |
945 |
杨氏弹性模量(GPa) |
175 |
300 |
300 |
300 |
288 |
维氏硬度0．3(公斤/毫米2） |
800 |
1650 |
1450 |
1450 |
1500 |
断裂韧性K¹C (MPam½） |
2．5 |
4．5 |
6．0 |
7．5 |
7．7 |
密度(g / cc) |
2．3 |
3．2 |
3．3 |
3.24 |
3.23 |
孔隙度(%) |
30. |
0 |
5 |
0 |
0 |
热膨胀多项式系数。(0 - 1200°C) (10 - 6 / K－1） |
3．2 |
3．2 |
3．1 |
3．1 |
3.04 |
热导率(W/m/K) |
10 |
26 |
25 |
22 |
21.3 |
抗热震性(ΔT°C) |
400 |
700 |
700 |
800 |
900 |
电阻率(欧姆) |
1010 |
1010 |
1010 |
1010 |
1010 |
氮化硅陶瓷综述
氮化硅(Si3.N4）是一种非常重要的工程陶瓷，有几种形式，每一种都有自己独特的性能。这些优点包括高强度、高韧性和高硬度、优异的耐磨性、耐许多酸和碱的腐蚀性以及优异的抗热震性。这些特性使氮化硅，特别是SSN和sialon，能够在许多工业应用中得到应用。随着这些材料越欧洲杯足球竞彩来越被广泛接受和使用，新的应用也不断被发现。
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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
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