"Žilavost" je poboljšana! Osam savjeta za ojačavanje keramike od silicijevog nitrida- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Kao važan strukturni keramički materijal, Si ₃ N ₄ keramika ima dobra mehanička svojstva i otpornost na toplinski udar (zagrijana na više od 1000 ℃ na zraku, neće se slomiti čak ni ako se naglo ohladi ili zagrije). Trenutno se smatra da ima dobre sveobuhvatne performanse i naširoko se koristi u metalurgiji, zrakoplovstvu, energetici, strojevima, vojnoj industriji, optici, industriji stakla i drugim područjima.

Ograničen "uobičajenim problemom keramike" - visokom lomljivošću

Si ₃ N ₄ je spoj jake kovalentne veze s visokom snagom atomske veze i dobrom sveobuhvatnom izvedbom. Osim toga, zbog usmjerenosti i zasićenosti kovalentnih veza, malo je sustava klizanja u Si ₃ N ₄ keramika sastavljena od kovalentnih veza, a one obično pucaju prije nego što dođe do klizanja, što rezultira značajnom krtošću Si ₃ N ₄ keramika.

Međutim, niska lomna žilavost Si ₃ N ₄ keramika i osjetljivost na lokalne pukotine unutar materijala postali su fatalni nedostaci Si ₃ N ₄ keramike, što ozbiljno utječe na njegov vijek trajanja i pouzdanost te uvelike ograničava područje njegove primjene.

Utječe li prah sirovine na njegovu otpornost na lom?

Od procesa pripreme Si ₃ N ₄ keramika uglavnom koristi prah kao sirovinu, gusto keramičko tijelo dobiva se nakon prešanja i sinteriranja. Stoga su karakteristike Si ₃ N ₄ prah igra vitalnu ulogu u procesu sinteriranja i performansama. Si ₃ N ₄ prah uglavnom uključuje dvije vrste: α-Si ₃ N ₄ faza i β-Si ₃ N ₄ Kada je sadržaj β-faze u prahu >30 vol.%, pokretačka sila se smanjuje tijekom faze otapanja i ponovnog taloženja sinteriranjem, a proces zgušnjavanja keramike silicijevog nitrida je inhibiran; a mikrostruktura keramike uglavnom se sastoji od finijih jednakoosnih kristala, što ne pogoduje postizanju visoke otpornosti na lom.

Pomoću α-Si ₃ N ₄ kao početni prah je pogodniji za pripremu Si visoke čvrstoće i žilavosti ₃ N ₄ keramika jer α-Si ₃ N ₄ nastaje reakcijom taloženja otapanja tijekom sinteriranja tekuće faze β-Si ₃ N ₄ , au kasnijoj fazi krupljenja zrna, anizotropni rast β-Si ₃ N ₄ može formirati samoočvršćujuću mikrostrukturu, poboljšavajući gustoću i žilavost Si ₃ N ₄ keramika.

Što se tiče sadržaja kisika, žilavost se povećava kako se sadržaj kisika u prahu smanjuje. To je zato što kada se koriste prahovi s niskim površinskim sadržajem kisika, manje tekuće faze se proizvodi tijekom sinteriranja, što rezultira s manje mjesta nukleacije i manje jezgri, a oblik kristala se mijenja iz polu-aksijalnog u aksijalni. β-Si ₃ N ₄ je u obliku dugih šipki, s većim omjerom širine i visine i većom žilavošću loma.

Osim toga, Si ₃ N ₄ prašci s visokim sadržajem ugljika spriječit će proces zgušnjavanja silicijevog nitrida. Budući da ugljik reagira sa silicijevim dioksidom (SiO ₂ ) na površini Si ₃ N ₄ prah za stvaranje CO i SiO, inhibira se stvaranje tekuće faze, što ne pogoduje procesu zgušnjavanja Si ₃ N ₄ .

Stoga, sadržaj α faze, sadržaj kisika i sadržaj ugljika u Si ₃ N ₄ prah keramičkih sirovina utječe na otpornost na lom Si ₃ N ₄ sinterirano tijelo. Ključni čimbenici za odabir visokog α za postizanje visoke lomne žilavosti Si ₃ N ₄ keramika je fizikalna faza, nizak sadržaj kisika, nizak udio ugljika i odgovarajuća specifična površina Si ₃ N ₄ prah.