¡Se ha mejorado la "dureza"! Ocho consejos para endurecer cerámicas de nitruro de silicio- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Como un importante material cerámico estructural, Si ₃ norte ₄ La cerámica tiene buenas propiedades mecánicas y resistencia al choque térmico (calentada a más de 1000 ℃ en el aire, no se romperá incluso si se enfría o calienta repentinamente). Se considera que tiene un buen rendimiento integral en la actualidad y se ha utilizado ampliamente en metalurgia, aeroespacial, energía, maquinaria, industria militar, óptica, industria del vidrio y otros campos.

Restringido por el "problema común de la cerámica": alta fragilidad

Si ₃ norte ₄ es un fuerte compuesto de enlace covalente con alta fuerza de enlace atómico y buen rendimiento integral. Además, debido a la direccionalidad y saturación de los enlaces covalentes, existen pocos sistemas de deslizamiento en Si. ₃ norte ₄ Las cerámicas están compuestas de enlaces covalentes y, por lo general, se rompen antes de que se produzca el deslizamiento, lo que da como resultado una fragilidad significativa del Si. ₃ norte ₄ cerámica.

Sin embargo, la baja tenacidad a la fractura del Si ₃ norte ₄ La cerámica y la sensibilidad a las grietas locales dentro del material se han convertido en los defectos fatales del Si. ₃ norte ₄ cerámica, que afectan seriamente su vida útil y confiabilidad y limitan en gran medida su rango de aplicación.

¿El polvo de la materia prima afecta su tenacidad a la fractura?

Desde el proceso de preparación de Si ₃ norte ₄ La cerámica utiliza principalmente polvo como materia prima, y después del prensado y sinterización se obtiene un cuerpo cerámico denso. Por lo tanto, las características del Si ₃ norte ₄ El polvo juega un papel vital en el proceso y el rendimiento de la sinterización. Si ₃ norte ₄ El polvo incluye principalmente dos tipos: α-Si ₃ norte ₄ fase y β-Si ₃ norte ₄ Cuando el contenido de fase β en el polvo es >30% en volumen, la fuerza impulsora disminuye durante la etapa de disolución y reprecipitación de la sinterización, y se inhibe el proceso de densificación de las cerámicas de nitruro de silicio; y la microestructura de la cerámica está compuesta principalmente por cristales equiaxiales más finos, lo que no favorece la obtención de una alta tenacidad a la fractura.

Usando α-Si ₃ norte ₄ ya que el polvo inicial es más propicio para la preparación de Si de alta resistencia y dureza. ₃ norte ₄ cerámica porque α-Si ₃ norte ₄ se forma por reacción de precipitación por disolución durante la sinterización en fase líquida β-Si ₃ norte ₄ , y en la posterior etapa de engrosamiento del grano, el crecimiento anisotrópico de β-Si ₃ norte ₄ Puede formar una microestructura autoendurecible, mejorando la densidad y dureza del Si. ₃ norte ₄ cerámica.

En términos de contenido de oxígeno, la tenacidad aumenta a medida que disminuye el contenido de oxígeno del polvo. Esto se debe a que cuando se utilizan polvos con bajo contenido de oxígeno superficial, se produce menos fase líquida durante la sinterización, lo que resulta en menos sitios de nucleación y menos núcleos, y la forma del cristal cambia de semiaxial a axial. β-Si ₃ norte ₄ Tiene forma de varillas largas, con una relación de aspecto más alta y una mayor tenacidad a la fractura.

Además, Si ₃ norte ₄ Los polvos con alto contenido de carbono inhibirán el proceso de densificación del nitruro de silicio. Debido a que el carbono reacciona con el dióxido de silicio (SiO ₂ ) en la superficie de Si ₃ norte ₄ polvo para generar CO y SiO, se inhibe la formación de la fase líquida, lo que no favorece el proceso de densificación del Si ₃ norte ₄ .

Por lo tanto, el contenido de fase α, el contenido de oxígeno y el contenido de carbono en el Si ₃ norte ₄ El polvo de materia prima cerámica afecta la tenacidad a la fractura del Si. ₃ norte ₄ cuerpo sinterizado. Los factores clave para seleccionar un alto α para obtener una alta tenacidad a la fractura Si ₃ norte ₄ La cerámica es la fase física, baja en oxígeno, bajo contenido de carbono y superficie específica adecuada del Si. ₃ norte ₄ polvo.