"Ketangguhan" telah dipertingkatkan! Lapan petua untuk menguatkan seramik silikon nitrida- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Sebagai bahan seramik struktur yang penting, Si ₃ N ₄ seramik mempunyai sifat mekanikal yang baik dan rintangan kejutan haba (dipanaskan hingga lebih daripada 1000 ℃ di udara, ia tidak akan pecah walaupun ia disejukkan atau dipanaskan secara tiba-tiba). Ia dianggap mempunyai prestasi komprehensif yang baik pada masa ini dan telah digunakan secara meluas dalam metalurgi, aeroangkasa, tenaga, jentera, industri ketenteraan, optik, industri kaca dan bidang lain.

Terhad oleh "masalah biasa seramik" - kerapuhan yang tinggi

Si ₃ N ₄ ialah sebatian ikatan kovalen yang kuat dengan kekuatan ikatan atom yang tinggi dan prestasi komprehensif yang baik. Di samping itu, disebabkan oleh arah dan ketepuan ikatan kovalen, terdapat beberapa sistem gelincir dalam Si ₃ N ₄ seramik yang terdiri daripada ikatan kovalen, dan ia biasanya pecah sebelum gelinciran berlaku, mengakibatkan kerapuhan Si yang ketara. ₃ N ₄ seramik.

Walau bagaimanapun, keliatan patah rendah Si ₃ N ₄ seramik dan kepekaan terhadap rekahan tempatan di dalam bahan telah menjadi kekurangan maut Si ₃ N ₄ seramik, yang menjejaskan hayat perkhidmatan dan kebolehpercayaannya secara serius dan sangat mengehadkan julat penggunaannya.

Adakah serbuk bahan mentah menjejaskan keliatan patahnya?

Sejak proses penyediaan Si ₃ N ₄ seramik terutamanya menggunakan serbuk sebagai bahan mentah, badan seramik padat diperoleh selepas menekan dan mensinter. Oleh itu, ciri-ciri Si ₃ N ₄ serbuk memainkan peranan penting dalam proses pensinteran dan prestasi. Si ₃ N ₄ serbuk terutamanya termasuk dua jenis: α-Si ₃ N ₄ fasa dan β-Si ₃ N ₄ Apabila kandungan fasa β dalam serbuk ialah >30vol.%, daya penggerak berkurangan semasa peringkat pembubaran pensinteran dan represipitasi, dan proses penumpuan seramik silikon nitrida dihalang; dan struktur mikro seramik terutamanya terdiri daripada kristal equiaxed yang lebih halus, yang tidak kondusif untuk mendapatkan keliatan patah yang tinggi.

Menggunakan α-Si ₃ N ₄ kerana serbuk awal lebih sesuai untuk penyediaan kekuatan tinggi dan keliatan Si ₃ N ₄ seramik kerana α-Si ₃ N ₄ dibentuk oleh tindak balas pemendakan pembubaran semasa pensinteran fasa cecair β-Si ₃ N ₄ , dan dalam peringkat kekasaran bijirin berikutnya, pertumbuhan anisotropik β-Si ₃ N ₄ boleh membentuk struktur mikro yang menguatkan diri, meningkatkan ketumpatan dan keliatan Si ₃ N ₄ seramik.

Dari segi kandungan oksigen, keliatan bertambah apabila kandungan oksigen serbuk berkurangan. Ini kerana apabila menggunakan serbuk dengan kandungan oksigen permukaan yang rendah, kurang fasa cecair dihasilkan semasa pensinteran, menyebabkan tapak nukleasi yang lebih sedikit, dan nukleus yang lebih sedikit, dan bentuk kristal berubah daripada separuh paksi kepada paksi. β-Si ₃ N ₄ adalah dalam bentuk rod panjang, dengan nisbah aspek yang lebih tinggi dan keliatan patah yang lebih tinggi.

Selain itu, Si ₃ N ₄ serbuk dengan kandungan karbon yang tinggi akan menghalang proses ketumpatan silikon nitrida. Kerana karbon bertindak balas dengan silikon dioksida (SiO ₂ ) pada permukaan Si ₃ N ₄ serbuk untuk menjana CO dan SiO, pembentukan fasa cecair dihalang, yang tidak kondusif untuk proses pemekatan Si ₃ N ₄ .

Oleh itu, kandungan fasa α, kandungan oksigen, dan kandungan karbon dalam Si ₃ N ₄ serbuk bahan mentah seramik semuanya menjejaskan keliatan patah Si ₃ N ₄ badan tersinter. Faktor utama untuk memilih α tinggi untuk mendapatkan keliatan patah tinggi Si ₃ N ₄ seramik ialah fasa fizikal, oksigen rendah, kandungan karbon rendah, dan luas permukaan spesifik yang sesuai bagi Si ₃ N ₄ serbuk.