A "resistência" foi melhorada! Oito dicas para endurecer cerâmicas de nitreto de silício- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Como um importante material cerâmico estrutural, o Si ₃ N ₄ a cerâmica tem boas propriedades mecânicas e resistência ao choque térmico (aquecida a mais de 1000 ℃ no ar, não quebrará mesmo se for resfriada ou aquecida repentinamente). É considerado atualmente um bom desempenho abrangente e tem sido amplamente utilizado em metalurgia, aeroespacial, energia, máquinas, indústria militar, óptica, indústria de vidro e outros campos.

Restringido pelo "problema comum da cerâmica" - alta fragilidade

Si ₃ N ₄ é um composto de ligação covalente forte com alta resistência de ligação atômica e bom desempenho abrangente. Além disso, devido à direcionalidade e saturação das ligações covalentes, existem poucos sistemas de deslizamento no Si ₃ N ₄ cerâmicas compostas de ligações covalentes e geralmente quebram antes que ocorra o deslizamento, resultando em fragilidade significativa do Si ₃ N ₄ cerâmica.

No entanto, a baixa tenacidade à fratura do Si ₃ N ₄ a cerâmica e a sensibilidade a fissuras locais no interior do material tornaram-se as deficiências fatais do Si ₃ N ₄ cerâmica, que afectam seriamente a sua vida útil e fiabilidade e limitam enormemente a sua gama de aplicações.

O pó da matéria-prima afeta sua resistência à fratura?

Desde o processo de preparação do Si ₃ N ₄ a cerâmica utiliza principalmente o pó como matéria-prima, um corpo cerâmico denso é obtido após prensagem e sinterização. Portanto, as características do Si ₃ N ₄ o pó desempenha um papel vital no processo e desempenho de sinterização. Si ₃ N ₄ o pó inclui principalmente dois tipos: α-Si ₃ N ₄ fase e β-Si ₃ N ₄ Quando o conteúdo da fase β no pó é> 30vol.%, a força motriz diminui durante a fase de dissolução e reprecipitação da sinterização, e o processo de densificação da cerâmica de nitreto de silício é inibido; e a microestrutura da cerâmica é composta principalmente por cristais equiaxiais mais finos, o que não conduz à obtenção de alta tenacidade à fratura.

Usando α-Si ₃ N ₄ como o pó inicial é mais propício à preparação de Si de alta resistência e tenacidade ₃ N ₄ cerâmica porque α-Si ₃ N ₄ é formado pela reação de dissolução e precipitação durante a sinterização em fase líquida β-Si ₃ N ₄ , e no estágio subsequente de espessamento do grão, o crescimento anisotrópico de β-Si ₃ N ₄ pode formar uma microestrutura auto-endurecível, melhorando a densidade e a tenacidade do Si ₃ N ₄ cerâmica.

Em termos de teor de oxigênio, a tenacidade aumenta à medida que o teor de oxigênio do pó diminui. Isso ocorre porque ao usar pós com baixo teor de oxigênio na superfície, menos fase líquida é produzida durante a sinterização, resultando em menos locais de nucleação e menos núcleos, e a forma do cristal muda de semi-axial para axial. β-Si ₃ N ₄ tem a forma de hastes longas, com maior proporção de aspecto e maior tenacidade à fratura.

Além disso, Si ₃ N ₄ pós com alto teor de carbono inibirão o processo de densificação do nitreto de silício. Como o carbono reage com o dióxido de silício (SiO ₂ ) na superfície do Si ₃ N ₄ pó para gerar CO e SiO, a formação da fase líquida é inibida, o que não favorece o processo de densificação do Si ₃ N ₄ .

Portanto, o conteúdo da fase α, o conteúdo de oxigênio e o conteúdo de carbono no Si ₃ N ₄ pó de matéria-prima cerâmica afeta a resistência à fratura do Si ₃ N ₄ corpo sinterizado. Os principais fatores para selecionar α alto para obter Si de alta tenacidade à fratura ₃ N ₄ cerâmicas são a fase física, baixo teor de oxigênio, baixo teor de carbono e área superficial específica apropriada de Si ₃ N ₄ pó.