„Tughness” a fost îmbunătățită! Opt sfaturi pentru întărirea ceramicii cu nitrură de siliciu- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Ca material ceramic structural important, Si ₃ N ₄ ceramica are proprietăți mecanice bune și rezistență la șoc termic (încălzită la mai mult de 1000℃ în aer, nu se va rupe chiar dacă este răcită sau încălzită brusc). Se consideră că are o performanță globală bună în prezent și a fost utilizat pe scară largă în metalurgie, aerospațială, energie, mașini, industria militară, optică, industria sticlei și alte domenii.

Restricționat de „problema comună a ceramicii” - fragilitate ridicată

Si ₃ N ₄ este un compus puternic de legătură covalentă, cu o rezistență ridicată a legăturii atomice și o performanță bună cuprinzătoare. În plus, datorită direcționalității și saturației legăturilor covalente, există puține sisteme de alunecare în Si ₃ N ₄ ceramică compusă din legături covalente și, de obicei, se rup înainte de alunecarea, rezultând o fragilitate semnificativă a Siliciului ₃ N ₄ ceramică.

Cu toate acestea, duritatea scăzută la rupere a Si ₃ N ₄ ceramica și sensibilitatea la fisurile locale din interiorul materialului au devenit deficiențele fatale ale Si ₃ N ₄ ceramică, care îi afectează grav durata de viață și fiabilitatea și îi limitează foarte mult domeniul de aplicare.

Pulberea de materie primă îi afectează duritatea la rupere?

De la procesul de preparare a Si ₃ N ₄ ceramica folosește în principal pulbere ca materie primă, după presare și sinterizare se obține un corp ceramic dens. Prin urmare, caracteristicile Si ₃ N ₄ pulberea joacă un rol vital în procesul de sinterizare și performanță. Si ₃ N ₄ pulberea include în principal două tipuri: α-Si ₃ N ₄ faza si β-Si ₃ N ₄ Când conținutul de fază β din pulbere este > 30% vol., forța motrice scade în timpul etapei de dizolvare și reprecipitare a sinterizării, iar procesul de densificare a ceramicii cu nitrură de siliciu este inhibat; iar microstructura ceramicii este compusă în principal din cristale echiaxiale mai fine, ceea ce nu este propice pentru a obține o duritate ridicată la rupere.

Folosind α-Si ₃ N ₄ deoarece pulberea inițială este mai propice pentru prepararea Si de înaltă rezistență și tenacitate ₃ N ₄ ceramica deoarece α-Si ₃ N ₄ se formează prin reacția de precipitare de dizolvare în timpul sinterizării β-Si în fază lichidă ₃ N ₄ , iar în etapa ulterioară de îngroșare a boabelor, creșterea anizotropă a β-Si ₃ N ₄ poate forma o microstructură auto-întărită, îmbunătățind densitatea și duritatea Si ₃ N ₄ ceramică.

În ceea ce privește conținutul de oxigen, duritatea crește pe măsură ce conținutul de oxigen al pulberii scade. Acest lucru se datorează faptului că atunci când se utilizează pulberi cu conținut scăzut de oxigen la suprafață, în timpul sinterizării se produce mai puțină fază lichidă, rezultând mai puține locuri de nucleare și mai puține nuclee, iar forma cristalului se schimbă de la semi-axial la axial. β-Si ₃ N ₄ este sub formă de tije lungi, cu un raport de aspect mai mare și o duritate mai mare la rupere.

În plus, Si ₃ N ₄ pulberile cu conținut ridicat de carbon vor inhiba procesul de densificare a nitrurii de siliciu. Deoarece carbonul reacţionează cu dioxidul de siliciu (SiO ₂ ) pe suprafata Si ₃ N ₄ pulbere pentru a genera CO și SiO, formarea fazei lichide este inhibată, ceea ce nu este propice procesului de densificare a Si ₃ N ₄ .

Prin urmare, conținutul de fază α, conținutul de oxigen și conținutul de carbon din Si ₃ N ₄ pulberea de materie primă ceramică afectează toate rezistența la rupere a Si ₃ N ₄ corp sinterizat. Factorii cheie pentru selectarea unui α ridicat pentru a obține o rezistență ridicată la rupere Si ₃ N ₄ ceramica este faza fizică, oxigen scăzut, conținut scăzut de carbon și suprafață specifică adecvată a Si ₃ N ₄ pulbere.