Wat is siliciumnitride-keramisch materiaal?

Siliciumnitride is een belangrijk structureel keramisch materiaal. Het is een superhard materiaal met inherente smering en slijtvastheid. Het is een atomair kristal en antioxidant bij hoge temperaturen. Het is ook bestand tegen thermische schokken. Bij verhitting tot boven 1000°C in de lucht zal het niet desintegreren, zelfs niet als het snel wordt afgekoeld of verwarmd. Juist omdat siliciumnitride-keramiek zulke goede eigenschappen heeft, gebruiken mensen het vaak om mechanische onderdelen te vervaardigen, zoals lagers, gasturbinebladen, mechanische afdichtingen en matrijsonderdelen. Als hittebestendig siliciumnitride-keramiek wordt gebruikt om het verwarmingsoppervlak van motoronderdelen te vervaardigen, kan dit niet alleen de kwaliteit van dieselmotoren verbeteren en brandstof besparen, maar ook de thermische efficiëntie verbeteren. Dit type dieselmotor is ontwikkeld in China, de Verenigde Staten, Japan en andere landen.

Het bereidingsproces van keramische producten op basis van siliciumnitride bestaat over het algemeen uit de verwerking van grondstoffen, poedersynthese, poederverwerking, gieten, verwerking van groene lichamen, sinteren en verwerking van keramische groene lichamen.

De bereidingsprocestypen van siliciumnitride-keramiek onderscheiden zich voornamelijk door de methoden en volgorden van synthese, gieten en sinteren.

Veel voorkomende vormmethoden voor keramiek zijn onder meer droogpersen, tapegieten, spuitgieten, enz. Droogpersen is een veelgebruikt vormproces en een van de reguliere vormprocessen voor keramische achterpanelen van mobiele telefoons. De keramische backcovers van de Xiaomi MIX-serie zijn allemaal drooggeperst. Laten we vandaag het keramische droogpersproces eens nader bekijken.

1. Droogpersen

Droogpersen, ook wel matrijspersen genoemd, is een van de meest gebruikte vormmethoden. Droogpersen is het proces waarbij poeder met een goede vloeibaarheid en geschikte deeltjessortering na granulatie in de metalen vormholte wordt geplaatst en druk wordt uitgeoefend door de drukkop. De druk De kop produceert verplaatsing in de vormholte, brengt druk over en herschikt en vervormt de poederdeeltjes in de vormholte, en comprimeert vervolgens om een ​​keramische plano te vormen met sterkte en vorm.

2. Procesprincipe en beïnvloedende factoren van droogpersen

1. Procesprincipe

De essentie van droogpersen is dat onder invloed van externe kracht de deeltjes zich dicht bij elkaar in de mal bevinden en dat de deeltjes stevig met elkaar verbonden zijn met behulp van interne wrijving om de vorm te behouden. Deze interne wrijving werkt in op de dunne lijmlaag rond de deeltjes die dicht bij elkaar liggen.

Naarmate de druk toeneemt, veranderen de plano's van vorm, glijden ze tegen elkaar aan, wordt de opening kleiner, neemt het contact geleidelijk toe en blijven ze aan elkaar plakken. Naarmate de deeltjes dichterbij komen, wordt de interactie tussen de colloïdemoleculen en de deeltjes versterkt en krijgt het groene lichaam mechanische sterkte.

2. Beïnvloedende factoren

De belangrijkste factoren die het droogpersen beïnvloeden zijn:

Poedereigenschappen: deeltjesgrootte, deeltjesgrootteverdeling, vloeibaarheid, watergehalte, enz.;

Selectie van lijmen en smeermiddelen;

Vormontwerp;

Perskracht, persmethode, perssnelheid en houdtijd tijdens het persproces.

Samenvattend: als de deeltjesgrootte van de plano geschikt is, het bindmiddel correct wordt gebruikt en de persmethode redelijk is, kan de droge persmethode ook een relatief ideale planodichtheid verkrijgen.

Siliciumnitride keramiek

De heetpersvloeistof van zeer zuiver siliciumnitridepoeder krimpt niet bij 1700°C. Er zijn drie belangrijke sintermethoden voor siliciumnitride: reactiesinteren, conventioneel sinteren en heetpersen.

1. Reactiesinteren

Het is gebaseerd op de volgende reactie: 3Si(s) 2N2(g)=Si3N4(s) De nitreerreactie begint bij 1100°C en warmt geleidelijk op tot 1420°C. Het hele proces duurt enkele CC-dagen. Omdat de reactie exotherm is, moet de verwarmingssnelheid zorgvuldig worden gecontroleerd. Over het algemeen is het product dat wordt verkregen door het warm te houden beneden 1400°C een mengsel van α- en β-Si3N4 met een porositeit van 15C30%.

Siliciumnitride keramiek

1. Reactiesinteren

Voordelen: Er zijn geen additieven toegestaan ​​Kenmerken: De sterkte van het materiaal zal bij hoge temperaturen niet significant afnemen; De productgrootte en -vorm blijven ongewijzigd en er kunnen producten met een complexe vorm worden geproduceerd; Om twee delen te lassen, hoeft u ze alleen maar met elkaar te verbinden en te nitrideren. Bij reactiesinteren is de controle van de reactietemperatuur de belangrijkste factor die de productkwaliteit beïnvloedt. Na de driestaps verwarmingsmethode wordt de oventemperatuur verhoogd tot boven het smeltpunt van silicium, wat vaak overtemperatuurnitreren wordt genoemd.