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氮化硅制品的生产工艺都有哪些

发布时间:2020-11-23
  氮化硅制品按工艺可以分为反应烧结制品、热压制品、常压烧结制品、等静压烧结制品和反应重烧制品、氮化硅陶瓷等。其中,反应烧结是一种常用的生产氮化硅耐火制品的方法。
  反应烧结法生产氮化硅制品是将磨细的硅粉(粒度一般小于80μm),用机压或等静压成型,坯体干燥后,在氮气中加热1350~1400℃,在烧成过程中同时氮化而制得。采用这种生产方法,原料条件和烧成工艺及气氛条件对制品的性能有很大的影响。
  硅粉中含有许多杂质,如Fe,Ca,Aì,Ti等。Fe被认为是反应过程中的催化剂。它能促进硅的扩散,但同时,也将造成气孔等缺陷。Fe作为添加剂的主要作用:在反应过程中可作催化剂,促使制品表面生成SiO2氧化膜;形成铁硅熔系,氮溶解在液态FeSi2中,促进β-Si3N4的生成。但铁颗粒过大或含量过高,制品中也会出现气孔等缺陷,降低性能。一般铁的加入量为0~5%。Al,Ca,Ti等杂质,易与硅形成低共熔物。适当的添加量,可以促进烧结,提高制品的性能。
  硅粉的粒度越细,比表面积越大,则可降低烧成温度。粒度较细的硅粉与粒度较粗的硅粉相比,制品中含α- Si3N4的量增高。降低硅粉的粒径,可以降低制品的显微气孔尺寸。适当的粒度配比,可以提高制品密度。温度对氮化速率影响很大。在970~1000℃氮化反应开始,在1250℃左右反应速率加快。在高温阶段,由于是放热反应,若温度很快超过硅的熔点(1420℃),则易出现流硅,严重的将使硅粉坯体熔融坍塌。