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        氮化硅材料性能指标
        2020-02-27 16:27:16
           氮化硅的性能:
          Si3N4 相对分子质量140.28。灰色、白色或灰白色。六方晶系。晶体呈六面体。密度3.44。硬度9~9.5,努氏硬度约为2200,显微硬度为32630MPa。
        熔点1900℃(加压下)。通常在常压下1900℃分解。比热容为0.71J/(g?K)。生成热为-751.57kJ/mol。热导率为16.7W/(m?K)。线膨胀系数为
        2.75×10-6/℃(20~1000℃)。不溶于水。溶于氢氟酸。在空气中开始氧化的温度1300~1400℃。比体积电阻,20℃时为1.4×105 ?m,500℃时为
        4×108 ?m。弹性模量为28420~46060MPa。耐压强度为490MPa(反应烧结的)。抗弯强度为147MPa。可由硅粉在氮气中加热或卤化硅与氨反应而制得。可用作高温陶瓷原料。
            氮化硅陶瓷材料具有热稳定性高、抗氧化能力强以及产品尺寸精确度高等优良性能。由于氮化硅是键强高的共价化合物,并在空气中能形
        成氧化物保护膜,所以还具有良好的化学稳定性,1200℃以下不被氧化,1200~1600℃生成保护膜可防止进一步氧化,并且不被铝、铅、锡、银、黄铜、镍等很多种熔融金属或合金所浸润或腐蚀,但能被镁、镍铬合金、不锈钢等熔液所腐蚀。
         氮化硅陶瓷材料可用于高温工程的部件,冶金工业等方面的高级耐火材料,化工工业中抗腐蚀部件和密封部件,机械加工工业的刀具和刃具等。
        附表1 氮化硅陶瓷的性能
        性能                   热压氮化硅陶瓷          反应烧结氮化硅陶瓷
        密度                       3.24                     2.4~2.6
        显气孔率/%                  <2                      13~18
        硬度                        1489                      786
        破裂表面能(20℃)/(J/m2)   132.8                  33.5
        弹性模量/MPa               3.17×105               1.72×105
        抗弯强度/MPa      986(室温), 414(1375℃)     276(室温),138(1375℃)
        泊松比(20℃)              0.290                     0.288
        线膨胀系数(20~1000℃)/(×10-6/℃)  3.28               2.99
        热导率/[W/(m?K)]                   28.8                10.1
        热扩散系数(300℃)/(㎝2/s)       0.700              0.0550
        电阻率/( ?m)              1015(20℃),108(1050℃) 1015(20℃)
            氮化硅陶瓷制品的生产方法有两种,即反应烧结法和热压烧结法。反应烧结法是将硅粉或硅粉与氮化硅粉的混合料按一般陶瓷制品生产方法成型。然后在氮化炉内,在1150~1200℃预氮化,获得一定强度后,可在机床上进行机械加工,接着在1350~1450℃进一步氮化18~36h,直到全部变为氮化硅为止。这样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),在19.6MPa以上的压力和1600~1700℃条件下压热成型烧结。通常热压烧结法制得的产品比反应烧结制得的产品密度高,性能好。附表1
        中列出了这两种方法生产的氮化硅陶瓷的性能。 由于氮硅与碳化硅、氧化铝、二氧化钍、氮化硼等能形成很强的结合,所以可用作结合材料,以不同配比进行改性。

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