"Toughness" er forbedret! Åtte tips for herding av silisiumnitridkeramikk- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Som et viktig strukturelt keramisk materiale, Si ₃ N ₄ keramikk har gode mekaniske egenskaper og termisk støtmotstand (oppvarmet til mer enn 1000 ℃ i luft, det vil ikke gå i stykker selv om det plutselig blir avkjølt eller oppvarmet). Det anses å ha en god omfattende ytelse for tiden og har blitt mye brukt innen metallurgi, romfart, energi, maskineri, militærindustri, optikk, glassindustri og andre felt.

Begrenset av det "vanlige problemet med keramikk" - høy sprøhet

Si ₃ N ₄ er en sterk kovalent bindingsforbindelse med høy atombindingsstyrke og god omfattende ytelse. I tillegg, på grunn av retningsevnen og metningen av kovalente bindinger, er det få slipsystemer i Si ₃ N ₄ keramikk sammensatt av kovalente bindinger, og de brytes vanligvis før glidning skjer, noe som resulterer i betydelig sprøhet av Si ₃ N ₄ keramikk.

Imidlertid er den lave bruddseigheten til Si ₃ N ₄ keramikk og følsomheten for lokale sprekker inne i materialet har blitt de fatale mangler ved Si ₃ N ₄ keramikk, som alvorlig påvirker levetiden og påliteligheten og begrenser bruksområdet sterkt.

Påvirker råstoffpulveret dets bruddseighet?

Siden forberedelsesprosessen av Si ₃ N ₄ keramikk bruker hovedsakelig pulver som råmateriale, en tett keramisk kropp oppnås etter pressing og sintring. Derfor egenskapene til Si ₃ N ₄ pulver spiller en viktig rolle i sintringsprosessen og ytelsen. Si ₃ N ₄ pulver omfatter hovedsakelig to typer: α-Si ₃ N ₄ fase og β-Si ₃ N ₄ Når β-faseinnholdet i pulveret er >30 vol.%, avtar drivkraften under sintringsoppløsningen og gjenutfellingstrinnet, og fortettingsprosessen av silisiumnitridkeramikk hemmes; og mikrostrukturen til keramikken er hovedsakelig sammensatt av finere likeaksede krystaller, noe som ikke bidrar til å oppnå høy bruddseighet.

Ved å bruke α-Si ₃ N ₄ som den opprinnelige pulver er mer bidrar til fremstilling av høy styrke og seighet Si ₃ N ₄ keramikk fordi α-Si ₃ N ₄ dannes ved oppløsningsutfellingsreaksjon under væskefasesintring β-Si ₃ N ₄ , og i det påfølgende kornforgrovningsstadiet, den anisotrope veksten av β-Si ₃ N ₄ kan danne en selvherdende mikrostruktur, og forbedre tettheten og seigheten til Si ₃ N ₄ keramikk.

Når det gjelder oksygeninnhold, øker seigheten når oksygeninnholdet i pulveret avtar. Dette er fordi når man bruker pulver med lavt overflateoksygeninnhold, produseres mindre flytende fase under sintring, noe som resulterer i færre kjernedannelsessteder og færre kjerner, og krystallformen endres fra semiaksial til aksial. β-Si ₃ N ₄ er i form av lange stenger, med høyere sideforhold og høyere bruddseighet.

I tillegg har Si ₃ N ₄ pulver med høyt karboninnhold vil hemme fortettingsprosessen av silisiumnitrid. Fordi karbon reagerer med silisiumdioksid (SiO ₂ ) på overflaten av Si ₃ N ₄ pulver for å generere CO og SiO, hemmes dannelsen av væskefasen, noe som ikke bidrar til fortettingsprosessen av Si ₃ N ₄ .

Derfor er α-faseinnholdet, oksygeninnholdet og karboninnholdet i Si ₃ N ₄ keramisk råmaterialepulver påvirker alle bruddseigheten til Si ₃ N ₄ sintret legeme. Nøkkelfaktorene for å velge høy α for å oppnå høy bruddseighet Si ₃ N ₄ keramikk er den fysiske fasen, lavt oksygen, lavt karboninnhold og passende spesifikt overflateareal av Si ₃ N ₄ pulver.