"Taaiheid" is verbeterd! Acht tips voor het harden van siliciumnitride-keramiek- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Als belangrijk structureel keramisch materiaal is Si ₃ N ₄ keramiek heeft goede mechanische eigenschappen en is bestand tegen thermische schokken (verwarmd tot meer dan 1000 ℃ in de lucht zal het niet breken, zelfs niet als het plotseling wordt afgekoeld of verwarmd). Er wordt momenteel aangenomen dat het goede alomvattende prestaties levert en op grote schaal wordt gebruikt in de metallurgie, ruimtevaart, energie, machines, militaire industrie, optica, glasindustrie en andere gebieden.

Beperkt door het "algemene probleem van keramiek" - hoge brosheid

Si ₃ N ₄ is een sterke covalente bindingsverbinding met een hoge atomaire bindingssterkte en goede uitgebreide prestaties. Bovendien zijn er, vanwege de directionaliteit en verzadiging van covalente bindingen, weinig slipsystemen in Si ₃ N ₄ keramiek dat bestaat uit covalente bindingen, en deze breken gewoonlijk voordat slip optreedt, wat resulteert in een aanzienlijke brosheid van Si ₃ N ₄ keramiek.

De lage breuktaaiheid van Si ₃ N ₄ keramiek en de gevoeligheid voor lokale scheuren in het materiaal zijn de fatale tekortkomingen van Si geworden ₃ N ₄ keramiek, wat de levensduur en betrouwbaarheid ernstig aantast en het toepassingsbereik aanzienlijk beperkt.

Heeft het grondstofpoeder invloed op de breuktaaiheid?

Sinds het bereidingsproces van Si ₃ N ₄ keramiek gebruikt voornamelijk poeder als grondstof, na persen en sinteren wordt een dicht keramisch lichaam verkregen. Daarom zijn de kenmerken van Si ₃ N ₄ poeder speelt een cruciale rol in het sinterproces en de prestaties. Si ₃ N ₄ poeder omvat hoofdzakelijk twee soorten: α-Si ₃ N ₄ fase en β-Si ₃ N ₄ Wanneer het β-fasegehalte in het poeder >30 vol.% bedraagt, neemt de drijvende kracht af tijdens de fase van het oplossen van het sinteren en het opnieuw neerslaan, en wordt het verdichtingsproces van siliciumnitride-keramiek geremd; en de microstructuur van het keramiek bestaat voornamelijk uit fijnere gelijkassige kristallen, wat niet bevorderlijk is voor het verkrijgen van een hoge breuktaaiheid.

Met behulp van α-Si ₃ N ₄ omdat het initiële poeder meer bevorderlijk is voor de bereiding van Si met hoge sterkte en taaiheid ₃ N ₄ keramiek omdat α-Si ₃ N ₄ wordt gevormd door oplossingsprecipitatiereactie tijdens het sinteren van β-Si in de vloeibare fase ₃ N ₄ , en in de daaropvolgende korrelvergrovingsfase, de anisotrope groei van β-Si ₃ N ₄ kan een zelfverhardende microstructuur vormen, waardoor de dichtheid en taaiheid van Si wordt verbeterd ₃ N ₄ keramiek.

In termen van zuurstofgehalte neemt de taaiheid toe naarmate het zuurstofgehalte van het poeder afneemt. Dit komt omdat bij het gebruik van poeders met een laag zuurstofgehalte aan het oppervlak er minder vloeibare fase wordt geproduceerd tijdens het sinteren, wat resulteert in minder kiemplaatsen en minder kernen, en de kristalvorm verandert van semi-axiaal naar axiaal. β-Si ₃ N ₄ heeft de vorm van lange staven, met een hogere aspectverhouding en een hogere breuktaaiheid.

Daarnaast Si ₃ N ₄ poeders met een hoog koolstofgehalte zullen het verdichtingsproces van siliciumnitride remmen. Omdat koolstof reageert met siliciumdioxide (SiO ₂ ) op het oppervlak van Si ₃ N ₄ poeder om CO en SiO te genereren, wordt de vorming van de vloeibare fase geremd, wat niet bevorderlijk is voor het verdichtingsproces van Si ₃ N ₄ .

Daarom zijn het α-fasegehalte, het zuurstofgehalte en het koolstofgehalte in het Si ₃ N ₄ keramisch grondstofpoeder heeft allemaal invloed op de breuktaaiheid van het Si ₃ N ₄ gesinterd lichaam. De belangrijkste factoren voor het selecteren van een hoge α om een hoge breuktaaiheid Si te verkrijgen ₃ N ₄ keramiek is de fysieke fase, het lage zuurstofgehalte, het lage koolstofgehalte en het geschikte specifieke oppervlak van Si ₃ N ₄ poeder.