氮化硅
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氮化硅,化學式為Si3N4,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;高溫時抗氧化。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**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。
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應用
氮化硅用做高級耐火材料,如與sic結合作SI3N4-SIC耐火材料用于高爐爐身等部位;如與BN結合作SI3N4-BN材料,用于水平連鑄分離環。SI3N4-BN系水平連鑄分離環是一種細結構陶瓷材料,結構均勻,具有高的機械強度。耐熱沖擊性好,又不會被鋼液濕潤,符合連珠的工藝要求。見下表
性 能
Al2O3
ZrO2
熔融石英
ZrO2 -MO金屬陶瓷
反應結合 Si3N4
熱壓 Si3N4
熱壓 BN
反應結合 SiN4-BN
抗熱震性
差
差
好
好
中
好
好
好
抗熱應力
差
差
好
好
中
好
好
好
尺寸加工精度與易加工性能
差
差
好
差
好
差
好
好
耐磨性
好
好
中
好
好
好
好
好
耐侵蝕性
好
好
差
好
好
好
物理性質
相對分子質量140.28。灰色、白色或灰白色。六方晶系。晶體呈六面體。密度3.44。莫氏硬度9~9.5,維氏硬度約為2200,顯微硬度為32630MPa。熔點1900℃。通常在常壓下1900℃分解。比熱容0.71J/。生成熱為-751.57kJ/mol。熱導率為16.7W/。線膨脹系數為2.75×10-6/℃。不溶于水。溶于氫氟酸。在空氣中開始氧化的溫度1300~1400℃。比體積電阻,20℃時為1.4×105 ·m,500℃時為4×108 ·m。彈性模量為28420~46060MPa。耐壓強度為490MPa。1285攝式度時與二氮化二鈣反應生成二氮硅化鈣,600度時使過渡金屬還原,放出氮氧化物。抗彎強度為147MPa。可由硅粉在氮氣中加熱或鹵化硅與氨反應而制得。
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