氮化硅陶瓷的制备方法

氮化硅陶瓷的制备方法氮化硅陶瓷粉体制备有很多方法,简单介绍下硅粉直接氮化法和SiO2还原氮化法
硅粉直接氮化法,该方法采用化学纯的硅粉(分析纯:95%以上)在NH3,N2+H2或N2气氛中直接与氮反应实现,其反应方程式如下:硅粉直接氮化合成Si3N4微细粉的优点是工艺流程简单,成本低缺点是该方法反应慢需较高的反应温度和较长的反应时间,制备的Si3N4粒径分布较宽,需要进一步经过粉碎、磨细和纯化才能达到质量要求 。
SiO2还原氮化法,将SiO2的细粉与碳粉混合后,通过热还原首先生成SiO,然后SiO再被氮化生成块状的Si3N4总的化学反应式为:SiO2还原氮化法的特点是原料来源丰富,反应产物是疏松粉末,与硅粉氮化产物不需要进行粉碎处理,从而避免了杂质的重新引入,所以用该法制得Si3N4粉末粒型规整,粒度分布窄 。
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它极耐高温,强度一直可以维持到1200℃的高温而不下降,受热后不会熔成融体,一直到1900℃才会分解,并有惊人的耐化学腐蚀性能,能耐几乎所有的无机酸和30%以下的烧碱溶液,也能耐很多有机酸的腐蚀;同时又是一种高性能电绝缘材料氮化硅与水几乎不发生作用;在浓强酸溶液中缓慢水解生成铵盐和二氧化硅;易溶于氢氟酸,与稀酸不起作用浓强碱溶液能缓慢腐蚀氮化硅,熔融的强碱能很快使氮化硅转变为硅酸盐和氨氮化硅材料的这些性能足以与高温合金相媲美但作为高温结构材料,它也存在抗机械冲击强度低,容易发生脆性断裂等缺点为此,在利用氮化硅制造复杂材料,尤其是氮化硅结合碳化硅以及用晶须和添加其它化合物进行氮化硅陶瓷增韧的研究中运用广泛 。
耐火材料有什么用啊耐火材料的用途:
1、酸性耐火材料以氧化硅(SiO2)为主要成分,常用的有硅砖和粘土砖 。硅砖是含93%以上SiO2的硅质制品,使用的原料有硅石、废硅砖等 。硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强,但易受碱性渣的侵蚀,它的荷重软化温度很高,接近其耐火度,重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀,但是抗热震稳定性差 。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备,硅砖按照SiO2含量及理化指标的不同可分为几个等级,主要分玻璃窑用硅砖和焦炉用硅砖两大类 。粘土砖以耐火粘土或焦宝石熟料为主要原料,含有30%~46%的氧化铝,耐火度1580~1770℃,属弱酸性耐火材料,抗热振性好,对酸性炉渣有抗蚀性,应用广泛,粘土砖中以耐火粘土为主要原料制作的叫做普通粘土砖,以焦宝石熟料为主要原料制成,显气孔率在17%以下的粘土砖称为低气孔粘土砖 。两种粘土砖又根据其中的理化指标不同分为若干等级,普通粘土砖与低气孔粘土砖的之间价格差异较大 。
2、中性耐火材料以氧化铝、氧化铬、碳化硅或碳为主要成分 。中性耐火材料中主要产品有:刚玉砖、高铝砖、硅莫砖、莫来石砖、铝铬砖、铝碳砖、石墨或碳砖等 。高铝质制品中的主晶相是莫来石和刚玉,刚玉的含量随着氧化铝含量的增加而增高,含氧化铝95%以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料含氧化铝95%以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料 。以氧化铬为主要成分的铬砖对钢渣的耐侵蚀性好,但抗热震性较差,荷重软化度较低 。高铝砖的各项指标均比较优良,具有较好的性价比,所以应用广泛,但由于高铝砖的抗碱侵蚀能力较差,所以不能应用于使用条件复杂的关键部位,硅莫砖是采用铝矾土和碳化硅两种材料为主要原料制成的,主要用于水泥回转窑的过渡带 。
3、碳质耐火材料有碳砖、石墨制品和碳化硅质制品 。碳质制品是另一类中性耐火材料,根据含碳原料的成分和制品的矿物组成,分为碳砖、石墨制品和碳化硅质制品三类 。碳砖是用高品位的石油焦为原料,加焦油、沥青作粘合剂,在1300℃隔绝空气条件下烧成 。石墨制品(除天然石墨外)用碳质材料在电炉中经2500~2800℃石墨化处理制得 。碳化硅制品则以碳化硅为原料,加粘土、氧化硅等粘结剂在1350~1400℃烧成 。也可以将碳化硅加硅粉在电炉中氮气氛下制成氮化硅-碳化硅制品 。碳质制品的热膨胀系数很低,导热性高,耐热震性能好,高温强度高 。在高温下长期使用也不软化,不受任何酸碱的侵蚀,有良好的抗盐性能,也不受金属和熔渣的润湿,质轻,是优质的耐高温材料 。缺点是在高温下易氧化,不宜在氧化气氛中使用 。碳质制品广泛用于高温炉炉衬(炉底、炉缸、炉身下部等)、熔炼有色金属炉的衬里 。石墨制品可以做反应槽和石油化工的高压釜内衬 。碳化硅与石墨制品还可以制成熔炼铜合金和轻合金用的坩埚 。碳砖和石墨制品的主要成分为碳(C),其热膨胀系数很低,导热性高,耐热震性能好,高温强度高,抗酸碱和盐的侵蚀,尤其是弱酸碱具有较好的抵抗能力,不受金属和熔渣的润湿,质轻,一般用于钢铁冶炼行业,也用作石油、化工行业的高压釜内衬 。碳化硅是一种优良的耐火材料,抗侵蚀性能较好,但在高温(高于1400度)时易于氧化,不适用于在氧化气氛下使用 。