氮化硅陶瓷材料

氮化硅陶瓷材料主讲人：钟尚仪导师：叶晓萍其他成员：陈炳辉、关永彬、邓宇玲、梁慧明、容康颂、杨小龙班级：10应用化学（2）班目录：引言：氮化硅陶瓷材料一：氮化硅陶瓷材料的起源二：氮化硅陶瓷材料的基本特性（1）氮化硅的晶体结构（2）氮化硅的基本物理性能（3）氮化硅的化学性能（4）氮化硅的机械性能四：氮化硅陶瓷材料的发展前景三：氮化硅陶瓷的制备方法和应用有没有更给力点的材料？给我去研究性能更佳的材料！貌似这个不错，决定就研究它了！si3N4有两种晶型，即α—Si3N4(颗粒状晶体)和β—Si3N4(长柱状或针状晶体)，均属六方晶系，都是由[SIN4][]面体共用顶角构成的三维空间网络。β相是由几乎完全对称的六个[SiN4]组成的六方环层在c轴方向重叠而成。，α相在较高温度下(1400℃～1600℃)可转变为β相（不可逆）。因此氮化硅陶瓷材料多β相。氮化硅陶瓷的晶体结构氮化硅陶瓷的物理性质：氮化硅陶瓷的化学性质：氮化硅陶瓷具有较高的室温弯曲强度，断裂韧性值处于中上游水平，比如热压Si3N4强度可达1000MPa以上，断裂韧性约为6MPa·m“2，重烧结氮化硅性能亦已达与之相近的水平。si3N4陶瓷的高温强度很好，1200。C高温强度与室温强度相比衰减不大，另外，它的高温蠕变率很低。这些都是由si3N。的强共价键本质所决定的。氮化硅陶瓷材料的机械性能：氮化硅的硬度高，Hv=18GPa～21Gpa，HRA=91～93，仅次于金刚石、立方BN、B4C等少数几种超硬材料。摩擦系数小(O．1)，有自润滑性，与加油的金属表面相似(0．1--0．2)。氮化硅陶瓷的制造氮化硅陶瓷制造工艺已经经历了二十多年的发展史，使其质量逐渐提高。而工艺流程基本未变，因为也属典型的陶瓷工艺，主要是在各个工艺环节上进行了不断的改进。多孔氮化硅陶瓷材料：

多孔陶瓷作为一种新型的陶瓷材料,具有体积密度小、比表面积大及独特的物理表面特性,对液体和气体介质有选择性透过性,具有能量吸收或阻尼特性,并具有陶瓷特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学稳定性和尺寸稳定性,使其在过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、高级保温材料和传感材料等多方面得到广泛应用

氮化硅陶瓷材料的制备原理

用Al2O3

和Y2O3、Lu2O3作为助烧剂,其主要作用是高温下熔融,产生液相,将生成的Si3N4

颗粒粘结在一起,从而提高Si3N4

陶瓷的强度,同时促进α-Si3N4

和β-Si3N4

之间的相转变,加入碳粉有利于除去硅粉表面的SiO2

以提高粉体活性。在整个氮化反应过程中,可能发生的化学反应主要有3Si(s)+2N2(g)→Si3N4(s)(1)3Si(l)+2N2(g)→Si3N4(s)(2)2SiO2+6C+2N2→Si3N4+6CO(3)SiO2+3C→SiC+2CO(4)Si3N4+3C→3SiC+2N2(5)Si(s)+C(s)→SiC(s)(6)Lu2O3+Al2O3+Y2O3+SiO2→玻璃液相(7)氮化硅陶瓷的制备方法：凝胶注模成型工艺：氮化硅球高温热稳定性，高硬度、耐磨损：可做燃气轮机的燃烧室、机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道及阀门、永久性模具、钢水分离环等。摩擦系数小：适合制作为高温轴承使用，其工作温度可达１２００℃，比普通合金轴承的工作温度提高２.５倍，而工作速度是普通轴承的１０倍。很好的电绝缘性和耐急冷急热性：可以用来做电热塞，用它进行汽车点火可使发动机起动时间大大缩短，并能在寒冷天气迅速启动汽车。良好的透微波性能、介电性以及高温强度：作为导弹和飞机的雷达天线罩，可在６个马赫甚至７个马赫的飞行速度下使用。氮化硅陶瓷的性质与用途电热塞点火器氮化硅陶瓷导轮增压涡轮刀具氮化硅陶瓷的应用：轴承零件Si3N4陶瓷材料作为一种优异的高温工程材料，最能发挥优势的是其在高温领域中的应用.Si3N4今后的发展方向是：⑴充分发挥和利用Si3N4本身所具有的优异特性；⑵在Si3N4粉末烧结时，开发一些新的助熔剂，研究和控制现有助熔剂的最佳成分；⑶改善制粉、成型和烧结工艺；⑷研制Si3N4与SiC等材料的复合化，以便制取更多的高性能复合材料.Si3N4陶瓷等在汽车发动机上的应用，为新型高温结构材料的发展开创了新局面.汽车工业本身就是一项集各种科技之大成的