تم تحسين "المتانة"! ثماني نصائح لتقوية سيراميك نيتريد السيليكون- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

كمادة خزفية هيكلية مهمة، سي ₃ ن ₄ يتمتع السيراميك بخصائص ميكانيكية جيدة ومقاومة للصدمات الحرارية (يتم تسخينه إلى أكثر من 1000 درجة مئوية في الهواء، ولن ينكسر حتى إذا تم تبريده أو تسخينه فجأة). يعتبر يتمتع بأداء شامل جيد في الوقت الحاضر وقد تم استخدامه على نطاق واسع في المعادن والفضاء والطاقة والآلات والصناعة العسكرية والبصريات وصناعة الزجاج وغيرها من المجالات.

مقيد بـ "المشكلة الشائعة للسيراميك" - الهشاشة العالية

Si ₃ ن ₄ هو مركب رابطة تساهمية قوي ذو قوة رابطة ذرية عالية وأداء شامل جيد. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لاتجاهية الروابط التساهمية وتشبعها، يوجد عدد قليل من أنظمة الانزلاق في Si ₃ ن ₄ السيراميك يتكون من روابط تساهمية، وعادة ما تنكسر قبل حدوث الانزلاق، مما يؤدي إلى هشاشة كبيرة في Si ₃ ن ₄ السيراميك.

ومع ذلك، فإن صلابة الكسر المنخفضة لـ Si ₃ ن ₄ أصبحت السيراميك والحساسية للشقوق المحلية داخل المادة من عيوب Si القاتلة ₃ ن ₄ السيراميك، مما يؤثر بشكل خطير على مدة خدمته وموثوقيته ويحد بشكل كبير من نطاق تطبيقه.

هل يؤثر مسحوق المادة الخام على صلابة الكسر؟

منذ عملية إعداد Si ₃ ن ₄ يستخدم السيراميك بشكل أساسي المسحوق كمواد خام، ويتم الحصول على جسم سيراميك كثيف بعد الضغط والتلبيد. وبالتالي فإن خصائص سي ₃ ن ₄ يلعب المسحوق دورًا حيويًا في عملية التلبيد والأداء. سي ₃ ن ₄ يتضمن المسحوق بشكل أساسي نوعين: α-Si ₃ ن ₄ المرحلة و β-Si ₃ ن ₄ عندما يكون محتوى الطور β في المسحوق أكبر من 30 حجمًا%، تنخفض القوة الدافعة أثناء مرحلة الذوبان والترسيب، ويتم تثبيط عملية تكثيف سيراميك نيتريد السيليكون؛ وتتكون البنية المجهرية للسيراميك بشكل أساسي من بلورات متساوية المحاور الدقيقة، والتي لا تساعد على الحصول على صلابة عالية للكسر.

باستخدام α-سي ₃ ن ₄ حيث أن المسحوق الأولي أكثر ملاءمة لتحضير Si عالي القوة والمتانة ₃ ن ₄ السيراميك لأن α-Si ₃ ن ₄ يتكون من تفاعل الذوبان أثناء تلبيد الطور السائل β-Si ₃ ن ₄ ، وفي مرحلة خشونة الحبوب اللاحقة، النمو متباين الخواص لـ β-Si ₃ ن ₄ يمكن أن يشكل بنية مجهرية ذاتية الصلابة، مما يحسن كثافة وصلابة Si ₃ ن ₄ السيراميك.

من حيث محتوى الأكسجين، تزداد المتانة مع انخفاض محتوى الأكسجين في المسحوق. وذلك لأنه عند استخدام مساحيق ذات محتوى أكسجين سطحي منخفض، يتم إنتاج طور سائل أقل أثناء التلبيد، مما يؤدي إلى عدد أقل من مواقع النواة وعدد أقل من النوى، ويتغير الشكل البلوري من شبه محوري إلى محوري. β-سي ₃ ن ₄ يكون على شكل قضبان طويلة، ذات نسبة عرض إلى ارتفاع أعلى وصلابة أعلى للكسر.

بالإضافة إلى ذلك، سي ₃ ن ₄ المساحيق ذات المحتوى العالي من الكربون سوف تمنع عملية تكثيف نيتريد السيليكون. لأن الكربون يتفاعل مع ثاني أكسيد السيليكون (SiO ₂ ) على سطح Si ₃ ن ₄ مسحوق لتوليد ثاني أكسيد الكربون وSiO، يتم منع تكوين الطور السائل، وهو ما لا يفضي إلى عملية تكثيف Si ₃ ن ₄ .

ولذلك، فإن محتوى الطور α، ومحتوى الأكسجين، ومحتوى الكربون في Si ₃ ن ₄ يؤثر مسحوق المواد الخام الخزفية جميعها على صلابة الكسر في Si ₃ ن ₄ جسم متكلس. العوامل الرئيسية لاختيار α عالية للحصول على صلابة عالية للكسر Si ₃ ن ₄ السيراميك هو المرحلة الفيزيائية، وانخفاض الأكسجين، ومحتوى الكربون المنخفض، ومساحة سطح محددة مناسبة من Si ₃ ن ₄ مسحوق.