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佳日豐泰一文看懂氮化鋁陶瓷

作者:佳日豐泰 2020/08/31 11:32:32 瀏覽量:1015

產品簡介

  1、產品性質

1、組成和結構

  氮化鋁分子式為Si3N4,屬于共價鍵結合的化合物,氮化鋁陶瓷屬多晶材料,晶體結構屬六方晶系,一般分為α、β兩種晶向,均由[SiN4]4- 四面體構成,其中β- Si3N4對稱性較高,摩爾體積較小,在溫度上是熱力學穩定相,而α- Si3N4在動力學上較容易生成,高溫(1400℃~1800℃)時,α相會發生相變,成為β型,這種相變是不可逆的,故α相有利于燒結。

2、外觀

  不同晶相得氮化鋁外觀是不同的,α- Si3N4呈白色或灰白色疏松羊毛狀或針狀體,β- Si3N4則顏色較深,呈致密的顆粒狀多面體或短棱柱體,氮化鋁晶須是透明或半透明的,氮化鋁陶瓷的外觀呈灰色、藍灰到灰黑色,因密度、相比例的不同而異,也有因添加劑呈其他色澤。氮化鋁陶瓷表面經拋光后,有金屬光澤。

3、密度和比重

  氮化鋁的理論密度為3100±10kg/m3,實際測得α- Si3N4的真比重為3184 kg/m3,β- Si3N4的真比重為3187 kg/m3。氮化鋁陶瓷的體積密度因工藝而變化較大,一般為理論密度的80%以上,大約在2200~3200 kg/m3之間,氣孔率的高低是密度不同的主要原因,反應燒結氮化鋁的氣孔率一般在20%左右,密度是2200~2600 kg/m3,而熱壓氮化鋁氣孔率在5%以下,密度達3000~3200 kg/m3,與用途相近的其他材料比較,不僅密度低于所有高溫合金,而且在高溫結構陶瓷中也是密度較低的一種。

4、電絕緣性

  氮化鋁陶瓷可做高溫絕緣材料,其性能指標的優劣主要取決于合成方式與純度,材料內未被氮化的游離硅,在制備中帶入的堿金屬、堿土金屬、鐵、鈦、鎳等雜志,均可惡化氮化鋁陶瓷的電性能。一般氮化硅陶瓷在室溫下、在干燥介質中的比電阻為1015~1016歐姆,介電常數是9.4~9.5,在高溫下,氮化鋁陶瓷仍保持較高的比電阻值,隨著工藝條件的提高,氮化硅可以進入常用電介質行列。

5、熱學性質

  燒結氮化硅 ,其熱膨脹系數較低 ,為 2. 53×10- 6/℃,導熱率為 18.42 W/ m ·K ,因此它具有優良的抗熱震性能 ,僅次于石英和微晶玻璃 ,有實驗報告說明密度為2500 kg/m3的反應燒結氮化硅試樣由1200 ℃冷卻至20℃熱循環上千次,仍然不破裂,氮化硅陶瓷的熱穩定性好,可在高溫中長期使用。在氧化氣氛中可使用到1400℃,在中性或還原氣氛中一直可使用到1850℃。

6、機械性質

  氮化鋁具有較高的機械強度,一般熱壓制品的抗折強度500~700MPa ,高的可達1000~1200MPa;反應燒結后的抗折強度200MPa ,高的可300~400MPa。雖然反應燒結制品的室溫強度不高, 但在1200~1350℃的高溫下 ,其強度仍不下降。氮化鋁的高溫蠕變小,例如,反應燒結的氮化硅在1200℃時荷重為24MPa,1000h后其形變為0.5 %。

7、摩擦系數與自潤滑性

  氮化鋁陶瓷材料摩擦系數較小,在高溫高速的條件下,摩擦系數提高幅度也較小,因此能保證機構的正常運行,這是它一個突出的優點,氮化鋁陶瓷開始對磨時滑動摩擦系數達到1.0至1.5,經精密磨合后,摩擦系數就大大下降,保持在0.5以下,所以氮化鋁陶瓷被認為是具有自潤滑性的材料。這種自潤滑性產生的主要原因,不同于石墨,氮化硼,滑石等在于材料組織的鱗片層狀結構。它是在壓力作用下,摩擦表面微量分解形成薄薄得氣膜,從而使摩擦面之間的滑動阻力減少,摩擦面得光潔度增加。這樣越摩擦,阻力越小,磨損量也特別小,而大多數材料在不斷摩擦后,因表面磨損或溫度升高軟化,摩擦系數往往逐漸增大。

氮化鋁陶瓷

8、可機械加工性

  氮化鋁陶瓷可以通過機械加工的方式來達到所要求的形狀和精度,表面光潔度。

9、化學穩定性

  氮化鋁具有優良的化學性能 ,能耐除氫氟酸以外的所有無機酸和25%以下的氫氧化鈉溶液腐蝕。它耐氧化的溫度可達1400℃,在還原氣氛中最高可使用1870℃,對金屬(特別是AL液)尤其對非金屬不潤濕。從以上氮化鋁陶瓷的物理化學性質可知,氮化鋁陶瓷的優異性能對于現代技術經常遇到的高溫、高速、強腐蝕介質的工作環境,具有特殊的使用價值。它突出的優點是:

具有以下優點:

  (1)機械強度高,硬度接近于剛玉。熱壓氮化硅的室溫抗彎強度可以高達780—980MPa,有的甚至更高,能與合金鋼相比,而且強度可以一直維持到1200 ℃不下降。

  (2)機械自潤滑,表面摩擦系數小、耐磨損、彈性模量大,耐高溫。

  (3)熱膨脹系數小,導熱系數大,抗熱震性好。

  (4)密度低,比重小。

  (5)耐腐蝕,抗氧化。

  (6)電絕緣性好。

用途

  (1)、在冶金工業上制作坩堝,馬弗爐爐膛,燃燒嘴,發熱體夾具,鑄模,鋁業導管,熱電偶保護套管,鋁電解槽襯里等熱工設備上的部件。

  (2)、在機械制作工業制作高速車刀,軸承,金屬部件熱處理的支承件,轉子發動機刮片,燃氣輪機的導向葉片和渦輪葉片。

  (3)、在化學工業上用作球閥,泵體,密封環,過濾器,熱交換器部件以及固定化觸媒載體,燃燒舟,蒸發皿。

  (4)、在半導體、航空、原子能等工業用于制造開關電路基片,薄膜電容器,承高溫或溫度巨變的電絕緣體,雷達電線罩,導彈尾噴管,原子反應堆中的支承件和隔離件,核裂變物質的載體。

  (5)、在醫藥工業中可做人工關節。

發布時間:2020/08/31 11:32:32 返回列表
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