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氣壓燒結法( GPS)
近幾年來,人們對氣壓燒結進行了大量的研究,獲得了很大的進展。氣壓燒結氮化硅在1 ~10MPa氣壓下,2000℃左右溫度下進行。高的氮氣壓控制了氮化硅的高溫分解。由于采用高溫燒結,在添加較少燒結助劑情況下,也足以促進Si3N4晶粒生長,而獲得密度> 99%的含有原位生長的長柱狀晶粒高韌性陶瓷. 因此氣壓燒結無論在實驗室還是在生產上都得到越來越大的重視. 氣壓燒結氮化硅陶瓷具有高韌性、高強度和好的耐磨性,可直接制取接近終形狀的各種復雜形狀制品,從而可大幅度降低生產成本和加工費用. 而且其生產工藝接近于硬質合金生產工藝,適用于大規模生產。在不太高的溫度下,Si3N4具有較高的強度和抗沖擊性,但在1200℃以上會隨使用時間的增長而出現破損,使其強度降低,在1450℃以上更易出現疲勞損壞,所以Si3N4的使用溫度一般不超過1300℃。
氮化硅是一種重要的結構陶瓷材料。它是一種超硬物質,本身具有潤滑性,并且耐磨損,為原子晶體;氮化硅是耐火材料行業用量較大的原材料,由于氮化硅的耐高溫性能和抗侵蝕性能都較好,所以氮化硅是生產高爐無水炮泥、鐵鉤澆注料、耐腐蝕氮化硅陶瓷的原材料。高溫時。而且它還能抵抗冷熱沖擊,在空氣中加熱到1000℃以上,急劇冷卻再急劇加熱,也不會碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此優異的特性,人們常常利用它來制造軸承、氣輪機葉片、機械密封環、性模具等機械構件。如果用耐高溫而且不易傳熱的氮化硅陶瓷來制造發動機部件的受熱面,不僅可以提高柴油機質量,節省燃料,而且能夠提高熱效率。我國及美國、日本等國家都已研制出了這種柴油機。氮化硅陶瓷材料具有熱穩定性高、能力強以及產品尺寸度高等優良性能。由于氮化硅是鍵強高的共價化合物,并在空氣中能形成氧化物保護膜,所以還具有良好的化學穩定性,1200℃以下不被氧化,1200~1600℃生成保護膜可防止進一步氧化,并且不被鋁、鉛、錫、銀、黃銅、鎳等很多種熔融金屬或合金所浸潤或腐蝕,但能被鎂、鎳鉻合金、不銹鋼等熔液所腐蝕。氮化硅陶瓷材料可用于高溫工程的部件,冶金工業等方面的耐火材料,化工工業中抗腐蝕部件和密封部件,機械加工工業的刀具和刃具等。