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氮化矽陶瓷材料的生產流程及應用

發佈時間:2024-09-14點選:0

        氮化矽是一種重要的結構陶瓷材料。它是一種超硬物質,本身俱有潤滑性,並且耐磨損,為原子晶體;高溫時抗氧化。而且它還能抵抗冷熱衝擊,在空氣中加熱到1000℃以上,急速冷卻再急劇加熱,也不會碎裂。正是由於氮化矽陶瓷具有如此優異的特性,人們常常利用它來製造軸承、氣輪機葉片、機械密封環、永久性模具等機械構件。如果以耐高溫且不易傳熱的氮化矽陶瓷來製造引擎零件的受熱面,不僅可以提高柴油引擎質量,節省燃料,而且能夠提高熱效率。我國及美國、日本等國家都開發了這種柴油引擎。

氮化矽陶瓷的生產流程是什麼樣的呢?

        製備氮化矽陶瓷製品的製程一般由原料處理、粉體合成、粉料處理、成形、生坯處理,燒結及陶瓷體處理等環節組成。

        氮化矽陶瓷製備製程的類型主要是依合成、成型和燒結的不同方法和次序區分的。

【氮化矽陶瓷成型製程】

        陶瓷常用的成型方法有乾壓、流延以及注射,其中乾壓成型是應用最廣泛的一種成型工藝,也是手機陶瓷背板主流的成型過程之一,小米MIX系列的陶瓷背蓋都是乾壓成型的。今天,我們就來詳細了解陶瓷乾壓成型過程。

一、乾壓成型

        乾壓成型又稱為模壓成型,是最常用的成型方法之一。乾壓成型是將經過造粒後流動性好,顆粒級配合適的粉料,裝入金屬模腔內,透過壓頭施加壓力,壓頭在模腔內位移,傳遞壓力,使模腔內粉體顆粒重排變形而被壓實,形成具有一定強度和形狀的陶瓷素坯。
 

二、乾壓成型的製程原理與影響因素

1. 製程原理

        乾壓成型的實質是在外力作用下,顆粒在模具內相互靠近,並藉助內摩擦力牢固地把各顆粒聯繫起來,保持一定形狀。這種內摩擦力作用在相互靠近的顆粒外圍結合劑薄層上。

        隨著壓力增加,坯料將改變外形,相互滑動,間隙減少,逐步加大接觸,相互貼緊。由於顆粒進一步靠近,使膠體分子與顆粒間的作用力加強因而坯體具有一定的機械強度。

2.影響因素

       (1)、粉末性質:粒徑、粒徑分佈、流動性、含水率等;

       (2)、黏結劑及潤滑劑的選擇;

       (3)模具設計;

       (4)壓制過程中壓制力、加壓方式、加壓速度與保壓時間。

        綜上,如果坯料顆粒級配合適,結合劑使用正確,加壓方式合理,乾壓法也可以得到比較理想的坯體密度。
 

【氮化矽陶瓷燒結製程】

       高純氮化矽粉在1700 C下熱壓液基本上不發生收縮。氮化矽的燒結方 法主要有三種:反應性燒結法,常規燒結法和熱壓燒結法。

最後和大家分享下氮化矽陶瓷的應用

        氮化矽陶瓷的應用初期主要用在機械、冶金、化工、航空、半導體等工業上,作某些設備或產品的零部件,取得了很好的預期效果。近年來,隨著製造流程和測試分析技術的發展,氮化矽陶瓷製品的可靠性不斷提高,因此應用面不斷擴大。特別值得讚賞的是,正在開發氮化矽陶瓷發動機,並且已經取得了很大的進展,這在科學技術上成為舉世矚目的大事。

        1、在冶金工業上製成坩堝、馬弗爐爐膛、燃燒嘴、發熱體夾具、鑄模、鋁液導管、熱電偶測溫保護套管、鋁電解槽襯裡等熱工設備上的部件。

        2、在機械工業上製成高速車刀、軸承、金屬零件熱處理的支承件、轉子引擎刮片、燃氣渦輪機的導引葉片和渦輪葉片等。

        3、化學工業製成球閥、泵浦體、密封環、過濾器、熱交換器零件、固定化觸媒載體、燃燒舟、蒸發皿等。

        4、在半導體、航空、原子能等工業上用於製造開關電路基片、薄膜電容器、承受高溫或溫度劇變的電絕緣體、雷達天線罩、飛彈尾噴管、原子反應器中的支承件及隔離件、核裂變物質的載體等。

        5、在醫學工程上可製成人工關節。
 

        6、正在研發的氮化矽質的全陶瓷引擎取代同類型金屬引擎。

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