氮化硅陶瓷

氮化硅(Si3N4)是一种高熔点的陶瓷材料,具有极高的硬度和化学惰性。尤其是热压氮化硅,是世界上最坚硬的物质之一。

 

氮化硅陶瓷热膨胀系数低、导热率高,故其耐热冲击性极佳。在不太高的温度下,氮化硅具有较高的强度和抗冲击性,但在1200℃以上会随使用时间的增长而出现破损,使其强度降低,在1450℃以上更易出现疲劳损坏,所以氮化硅的使用温度一般不超过1300℃。

 

由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性,人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。

 

 

氮化硅化学式:

 

氮化硅的分子量为140.28,化学式为Si3N4,加压下在1900℃时溶解。经高温烧结后颜色通常为灰色或黑色。

氮化硅陶瓷硬度:

 

氮化硅陶瓷莫氏硬度9~9.5,维氏硬度约为1550,是世界上最坚硬的物质之一。

氮化硅密度:

 

热压氮化硅及气压氮化硅的密度通常为3.12~3.22g/cm3,与碳化硅陶瓷密度相当。

氮化硅的性能:

 

  • 在较大的温度范围内具有很高的强度
    高断裂韧性
    良好的抗弯强度
    耐机械疲劳和蠕变
    轻巧–低密度
    高硬度和耐磨性
    优异的抗热震性
    低热膨胀
    电绝缘体
    良好的抗氧化性
    良好的耐化学腐蚀性能
    耐磨
      
  • 旋转球和滚子轴承
    切割工具
    发动机部件:气门,摇臂垫,密封面
    感应加热线圈支架
    涡轮叶片,叶片,铲斗
    焊接和钎焊夹具
  • 加热元件组件

氮化硅的用途:

 

​​​​​​坩埚
金属管成型辊和模具
TIG /等离子焊接喷嘴
焊接变位机
高磨损环境中的精密轴和轴
热电偶护套和管
半导体工艺设备

氮化硅制品:

 

氮化硅陶瓷有限公司

 

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氮化硅陶瓷的机械性能:

 

氮化硅陶瓷的热学特性:

 

氮化硅陶瓷的电气特性:

 

  • *数据来自网络,仅供参考。

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项目 单位 气压氮化硅 热压氮化硅 高导热氮化硅板
颜色 —— 灰色或黑色 灰色或黑色 灰色或黑色
密度 g/cm³ 3.2 3.3 3.25
硬度 GPa 15 16 15
抗压强度 MPa 2500 3000 2500
抗弯强度 MPa 700 900 600~800
断裂韧性 MPa・m1/2 5~7 6~8 6~7
杨氏模量 GPa 300 300 300~320
泊松比 —— 0.25 0.28 0.25

 

项目 单位 气压氮化硅 热压氮化硅 高导热氮化硅板
最高使用温度 ℃(无机械负载时) 1100 1300 1100
热导率@20℃ W/(m・K) 15~20 20~25 80~100
线性热膨胀系数 40 - 400℃,× 10^-6/℃ 3 3.1 3
比热 J/(kg・K) 660 650 680
抗热震性 ℃(放入水中) 550 800 ——
项目 单位 气压氮化硅 热压氮化硅 高导热氮化硅板
介电常数 1MHz 6~8 8 7.8
介电强度(6.35mm) ac-kV/mm 15 17 ——
体积电阻@20℃ Ω・cm >10^14 >10^14 >10^14
体积电阻@500℃ Ω・cm >10^10 >10^10 >10^10

 

备注:上述所有表单内参数为氮化硅陶瓷典型的参数值,因批次不同或有差别,敬请知悉。如有问题,敬请联系我们

了解更多:

氮化硅陶瓷参数.pdf

气压烧结氮化硅陶瓷


       气压烧结氮化硅陶瓷,这是生产高强度和复杂几何形状氮化硅部件的最流行方法。气压烧结方法使用已与烧结助剂混合的氮化硅粉末以促进液相烧结(通常为氧化钇、氧化镁和/或氧化铝)以及粘合剂以提高生坯陶瓷体的机械强度。粉末被压制成所需的形状,然后进行生坯加工。然后将压块放入具有加压氮气氛的炉子中,以帮助致密化并防止硅、氮和添加剂的蒸发/分解。

热压烧结氮化硅陶瓷


       热压烧结氮化硅陶瓷是通过单轴压制氮化硅粉末和烧结添加剂同时加热生产的。这个过程需要特殊类型的压力机和模具。它生产出具有优异机械性能的氮化硅。然而,这种成型方式只能生产简单的形状,如板或棒。
       通过热压氮化硅,可以实现产品几乎为零的孔隙率。这导致即使在高温应用中也具有出色的机械性能和耐腐蚀性。