氮化硅基本性质
Si3N4 陶瓷是一种共价键化合物,基本结构单元为[ SiN4 ]四面体,硅原子位于四面体的中心,在其有四个氮原子,分别位于四面体的四个顶点,然后以每三个四面体共用一个原子的形式,在三维空间形成连续而又坚固的网络结构. 氮化硅的很多性能都归结于此结构. 氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。它极耐高温，强度一直可以维持到１２００℃的高温而不下降，受热后不会熔成融体，一直到１９００℃才会分解，并有惊人的耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸和３０％以下的烧碱溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀；同时又是一种高性能电绝缘材料
氮化硅陶瓷的制备
气压烧结法( GPS)
近几年来,人们对气压烧结进行了大量的研究,获得了很大的进展. 气压烧结氮化硅在1 ～10MPa气压下, 2000℃左右温度下进行. 高的氮气压抑制了氮化硅的高温分解. 由于采用高温烧结,在添加较少烧结助剂情况下,也足以促进Si3N4晶粒生长,而获得密度> 99%的含有原位生长的长柱状晶粒高韧性陶瓷. 因此气压烧结无论在实验室还是在生产上都得到越来越大的重视. 气压烧结氮化硅陶瓷具有高韧性、高强度和好的耐磨性,可直接制取接近最终形状的各种复杂形状制品,从而可大幅度降低生产成本和加工费用. 而且其生产工艺接近于硬质合金生产工艺,适用于大规模生产
氮化硅陶瓷应用
氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。它极耐高温，强度一直可以维持到１２００℃的高温而不下降，受热后不会熔成融体，一直到１９００℃才会分解，并有惊人的耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸和３０％以下的烧碱溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀；同时又是一种高性能电绝缘材料。Si3N4 陶瓷是一种重要的结构材料,它是一种超硬物质,本身具有润滑性,并且耐磨损;除氢氟酸外,它不与其他无机酸反应,抗腐蚀能力强,高温时抗氧化. 而且它还能抵抗冷热冲击,在空气中加热到1, 000℃以上,急剧冷却再急剧加热,也不会碎裂. 正是由于Si3N4 陶瓷具有如此优异的特性,人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件. 如果用耐高温而且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面,不仅可以提高柴油机质量,节省燃料,而且能够提高热效率. 我国及美国、日本等国家都已研制出了这种柴油机.利用Si3N4
重量轻和刚度大的特点,可用来制造滚珠轴承、它比金属轴承具有更高的精度,产生热量少,而且能在较高的温度和腐蚀性介质中操作. 用
Si3N4 陶瓷制造的蒸汽喷嘴具有耐磨、耐热等特性,用于650℃锅炉几个月后无明显损坏,而其它耐热耐蚀合金钢喷嘴在同样条件下只能使用1 - 2个月.由中科院上海硅酸盐研究所与机电部上海内燃机研究所共同研制的Si3N4 电热塞,解决了柴油发动机冷态起动困难的问题,适用于直喷式或非直喷式柴油机. 这种电热塞是当今最先进、最理想的柴油发动机点火装置. 日本原子能研究所和三菱重工业公司研制成功了一种新的粗制泵,泵壳内装有由11个Si3N4 陶瓷转盘组成的转子. 由于该泵采用热膨胀系数很小的Si3N4 陶瓷转子和精密的空气轴承,从而无需润滑和冷却介质就能正常运转. 如果将这种泵与超真空泵如涡轮———分子泵结合起来,就能组成适合于核聚变反应堆或半导体处理设备使用的真空系统.
氮化硅陶瓷发展趋势相信随着Si3N4 粉末生产、成型、烧结及加工技术的改进,其性能和可靠性将不断提高,氮化硅陶瓷将获得更加广泛的应用 . 近年来,由于Si3N4 原料纯度的提高, Si3N4 粉末的成型技术和烧结技术的迅速发展,以及应用领域的不断扩大, Si3N4 正在作为工程结构陶瓷,在工业中占据越来越重要的地位 . Si3N4 陶瓷具有优异的综合性能和丰富的资源,是一种理想的高温结构材料,具有广阔的应用领域和市场,世界各国都在竞相研究和开发. 陶瓷材料具有一般金属材料难以比拟的耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化性、抗热冲击及低比重等特点. 可以承受金属或高分子材料难以胜任的严酷工作环境,具有广泛的应用前景. 成为继金属材料、高分子材料之后支撑21世纪支柱产业的关键基础材料,并成为最为活跃的研究领域之一,当今世界各国都十分重视它的研究与发展,作为高温结构陶瓷家族中重要成员之一的Si3N4 陶瓷,较其它高温结构陶瓷如氧化物陶瓷、碳化物陶瓷等具有更为优异的机械性能、热学性能及化学稳定性. 因而被认为是高温结构陶瓷中最有应用潜力的材料.可以预言,随着陶瓷的基础研究和新技术开发的不断进步,特别是复杂件和大型件制备技术的日臻完善, Si3N4 陶瓷材料作为性能优良的工程材料将得到更广泛的应用.
参考文献
［1］谭华贵，“氮化硅工程陶瓷”，《新型无机材料》上海，中国科学院上海硅酸盐研究所，1972，（1）。
［2］张长瑞，《硅-氮合成氮化硅的机理和动力学》广州，华南工学院硕士论文，1984
［3］郭景坤，“上海硅酸盐研究所关于高温陶瓷及复合材料方面的研究”，《新型无机材料》上海，中国科学院上海硅酸盐研究所，1984（12）
［4］孟广耀，《化学气相沉积与无机新材料》北京，科学出版社，1984
［5］中国科学院硅酸盐化学与工学研究所，《新型无机材料分析》1972
题目名称：氮化硅陶瓷的制备 学院名称：材料科学与工程学院 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 2014 年 4 月
氮化硅陶瓷的制备 1．简介 1.1 应用背景 作为结构陶瓷，氮化硅陶瓷材料具有优良的耐磨、耐腐蚀、耐高温性能以及良好的抗热震性能，广泛应用于航空航天、机械、电子电力、化工等领域。采用适当的烧结助剂可有效提高氮化硅陶瓷材料的热导率，增加材料断裂韧性，促进材料性能完善。 研究结果表明，以 CeO 2为烧结助剂，氮化硅的相变转换率为 100%；当CeO 2 含量 不超过 8mol%时，氮化硅晶界相的构成主要为 Ce 4.67(SiO 4 ) 3 O、Si 2 ON 2 以及 Ce 2 Si 2 O 7 ， 其结晶析出状况随烧结助剂含量增加呈规律性变化；晶粒尺寸随烧结助剂含量增加变 化微弱，长柱状晶数目增多。烧结助剂 CeO 2 通过对晶界相及微观结构的影响作用于 氮化硅陶瓷材料相对密度、强度、硬度及断裂韧性，CeO 2 含量变化对氮化硅陶瓷材料 力学性能影响显著。当 CeO 2 含量不超过7mol%时，氮化硅陶瓷材料的热扩散系数及 热导率随 CeO 2含量增加而升高，CeO 2 含量由1mol%增加至 7mol%时，氮化硅陶瓷材料 热扩散系数增加 50%，热导率增加38.7%。且氮化硅热传导导机制为声子导热，其热导率的大小依赖于氮化硅晶粒的净化程度。 1.2 研究意义 作为信息、交通、航空航天等科技领域发展基础之一的电力电子技术，应其对电力的有效控制与转换的要求，电子器件一直向小尺寸、高密度、大电流、大功率的趋势发展。伴随大功率、超大规模集成电路的发展，其所面临的热障问题愈加突出，器件设计中的热耗散问题亟待解决（在温度高于 100℃时，电路失效率会随着温度的升高成倍增长）。较玻璃、树脂等材料，电子陶瓷材料凭借其优异的绝缘性能、化学稳定性以及与芯片最为相似的热膨胀系数使其在基板材料中占据重要地位。降低基板材料热阻的主要途径有两种：减小基板厚度、提高材料热导率，为此对基板材料强度要求升高。高热导率陶瓷材料主要应用于集成电路（IC）衬底，多芯片组装（MCM）基 板、封装以及大功率器件散热支撑件等部位，其中研究较多的有 Al 2O 3 、BeO、AlN、 BN、Si 3N 4 、SiC 等陶瓷材料。其中多晶氧化铝的热导为 25~35Wm-1K-1，其单晶结构热 导为 40Wm-1K-1。而以高热导率著称的氧化铍，热导率在240 Wm-1K-1左右，但因为使用安全问题而被氮化铝替代。SiC 的介电性能远低于其它基板材料，易被击穿，故其使用受到限制。而现今性能较为优异的两种封装材料：氮化铝与氧化铍，前者造价昂贵后者具有毒性。氮化铝的热导率范围为 175~200 Wm-1K-1，但其弯曲强度在 300~350MPa 之间，远低于氮化硅陶瓷材料（600~1500MPa），且氮化硅的热膨胀系数低于以上高热导率陶瓷材料。 高热导率氮化硅陶瓷材料具有其他陶瓷材料无法比拟的高强度、高断裂韧性以及抗热震性能，其作为一种理想的结构材料可以为电子器件的热耗散设计提供一种新的材料选择。具有较高热导率的高性能氮化硅陶瓷的制备需求随着氮化硅陶瓷材料的潜
陶瓷工业窑炉能耗现状及节能技术 一．陶瓷工业窑炉概况 陶瓷工业窑炉按样式分：辊道窑、隧道窑、梭式窑。按热源分：燃油窑、燃气窑、电窑、微波窑。陶瓷产品主要分为：建筑陶瓷、日用陶瓷、卫生陶瓷、特种陶瓷。 建筑陶瓷具有薄、平、规则的特点，全部采用辊道窑快速烧成。日用陶瓷根据产品的各自特点，小而薄的可采用辊道窑烧成；大而不规则的则采用隧道窑烧成。卫生陶瓷大多体型大，不规则，厚度不一多采用隧道窑或梭式窑生产。特种陶瓷根据产品的样式以及物理化学要求大多采用电辊道窑、燃气梭式窑或微波窑烧成。 二．能耗因素 影响陶瓷窑炉能耗的因素有： 1.窑炉样式。隧道窑、梭式窑的窑车具带走的热量占窑炉 总耗热的20%左右。国内辊道窑能耗在450—1200Kcal/kg 瓷，隧道窑的能耗在1000Kcal/Kg瓷以上。 2.窑炉结构。窑墙的保温蓄热性能、窑顶结构对于气体流动 的影响、各种管道分布的合理性及对热量的利用率的影响。 3.窑炉尺寸。窑炉宽度增加1m，单位制品的能耗大概减少 2.5%。窑炉越长，窑头排烟带走的热量就越少。窑炉越高， 散热面积越大，能耗越大。
4.窑炉燃料。同样的温度要求下，洁净燃料所需的空气量和 产生的烟气量少，排烟带走的热量就少。微波、电热、燃气、燃油、燃煤窑炉的能耗依次增大。 5.窑炉材料。窑体材料的热导率越低，窑体散热越少，材料 越轻，窑体蓄热越少。 6.窑炉控制。目前国内大多采用计算机自动监测控制系统， 合理调节窑内温度、压力、气氛，从而减少燃料消耗；合理调节风机和传动电机频率，减少无用功。 7.窑炉烧嘴。目前国内新建窑炉大多采用高速预混式节能烧 嘴，该烧嘴可调节空气过量系数，高速，减少宽断面温差。 8.窑炉余热的回收利用。目前国内陶瓷窑炉基本都采用直接 热回收利用的方式，如：加热空气、干燥坯体等，动力回收的很少。 9.产品。产品的原料、规格、性能的不同，烧成参数也不同， 能耗自然也不同，产品烧成温度降低100℃,单位产品热耗可降低10%。目前广东外墙砖的能耗大概为530—1000Kcal/Kg瓷，仿古砖480—700Kcal/Kg瓷，抛光砖530—800Kcal/Kg瓷，日用卫生陶瓷大概为1000—2000Kcal/Kg瓷。 三.几种常见窑炉的能耗或节能成果。 辊道窑： 辊道窑因其机械自动化程度高、结构简单、产量大深受
氮化硅，最强“轴承滚珠”材料 一、前景概要大量实验证明，在高转速（转速在 4×104r/min以上）环境下工作的精密轴承中“球”是轴承中最薄弱的零件，大约60%-70%的高速轴承失效都是由钢球产生不同程度的疲劳导致的。许多国内高速轴承就普遍存在轴承钢球产生不同程度疲劳破坏等问题。为了改善高速轴承性能以延长其疲劳寿命，国内外应用结构陶瓷来制造球体或其他轴承零件可显著提高“高速轴承”的使用性能和寿命。陶瓷种类繁多，而氮化硅在工业陶瓷中不是最硬的，韧性也不是最高的，但是在要求高性能的轴承应用中，氮化硅却被认为是具有最佳的机械物理综合特性。这是为啥？图1 风力发电机用“氮化硅陶瓷滚珠”混合轴承其重要原因是：其他陶瓷损坏的话是以灾难性破裂方式产生的，而氮化硅陶瓷则是以类似于轴承钢失效的方式即局部剥落的方式发生的。因此作为滚动轴承用的材料，从滚动疲劳寿命和可靠性的观点看，只有氮化硅才能胜任！下文将对氮化硅轴承材料的特点做简单的剖析，并对其滚动体（氮化硅滚珠）的成型工艺做简单介绍。二、氮化硅轴承材料的优越性在哪?1比密度小，离心力小-更利于高速运转氮化硅陶瓷材料的密度约为 3.2×103kg/m3，而轴承钢的密度约为7.8×103kg/m3。氮化硅陶瓷密度仅为轴承钢密度的40%左右。因此当滚动体使用
氮化硅陶瓷时，轴承在高速旋转时能有效抑制因离心力作用引起的滚动体载荷的增加。因此，采用低密的氮化硅球更加利于轴承的高转速发展。图2 轴承转动示意图（gif）2耐热-可适应更高温工作条件一般钢制的轴承使用温度超过120℃时，硬度就会降低，滚动寿命也会下降。例如：M50高温轴承钢的使用温度极限约为400℃，达到这一温度，钢硬度下降程度很大，而氮化硅在这一温度范围内完全保持原有硬度，只在约800℃时，其硬度和强度才开始下降。因此，对于用在高温环境的轴承来说，氮化硅材料是非常适合的。例如：航空喷气发动机、燃气轮机、核反应堆系统、X光管钨盘，以及火箭、宇宙飞船中。3线膨胀系数小-可用于环境温度变化领域氮化硅的线膨胀系数大约是轴承钢的1/4，所以氮化 硅轴承材料随温度变化的尺寸变化量小。防抱死：因此，氮化硅陶瓷材料制备的轴承，可有效的防止轴承材料因温度变化导致尺寸变化而发生“抱死”等现象。从而保证设备的稳定 运行，减少因设备故障发生的损失。4优异的自润滑性能氮化硅陶瓷材料本身具有减摩、抗磨、润滑功能，在不良的润滑工况条件下，如贫油润滑、无油干摩擦情况下，显示出优越的减摩自润滑性能，具有良好的应急状态，可以有效避免设备突发故障造成的损失。氮化硅自润滑的机理尚存在争议，目前有学者认为产生这种特性的主要原因是氮化硅在摩擦 过程中会微量分解，在表面形成很薄的气膜，从而使摩擦阻
氮化硅陶瓷增韧调研报告 1、前言 氮化硅陶瓷是典型的高温高强结构陶瓷，具有良好的室温及高温机械性能，强度高，耐磨蚀，抗热震能力强，抗化学腐蚀，低导热系数，密度相对较小，是结构陶瓷中研究最为广泛深入的材料，亦是陶瓷发动机及其它高温结构件、切削工具、耐磨件等的主要候选材料，近几年来仍是人们争相研究的热点材料之一。 但是，已有的研究对氮化硅陶瓷的脆性缺陷仍未获得彻底改善，从而大大限制了它的实际应用。如何提高氮化硅韧性仍是人们研究的焦点。目前从事氮化硅陶瓷研究的学者为了提高其韧性，主要从两大方面着手进行韧性改善。一是通过进行“显微结构设计”来提高氮化硅陶瓷的韧性。即降低气孔的含量，控制杂质的含量，提高氮化硅陶瓷的密度、纯度；对氮硅陶瓷的晶型、晶粒尺寸、发育完整程度进行控制；对晶界的大小、材质进行调控；对玻璃相的数量、性质、分布状态等进行控制，以求在烧结后获得最佳韧性的显微组织，从而提高氮化硅陶瓷的韧性【1】。二是在上述基础上开展的“晶界工程”研究。氮化硅陶瓷常以多晶陶瓷的形式出现，而对多晶材料而言，当晶体较小为微米或纳米级时，晶界状态是决定其电性能、热性能和力学性能等的一个极其重要的因素。对于氮化硅陶瓷来说，晶界强度，尤其是晶界高温强度是决定其能否作为高温工程材料运用的关键。氮化硅是强共价键化合物，其自扩散系数很小，致密化所必须的体积扩散及晶界扩散速度很小，同时它的晶界能V gb与粉末表面能V sv的比值(V gb/ V sv) 比离子化合物和金属要大得多，使得烧结驱动力Δv 较小，决定了纯氮化硅无法靠常规的固相烧结达到致密化，必须加入少量氧化物烧结助剂，在高温烧结过程中它们与氮化硅表面SiO2反应形成液相，通过液相烧结成致密体，冷却后该液相呈玻璃态存在于晶界。而此玻璃相的性能在很大程度上决定了氮化硅陶瓷材料的性能。为了提高氮化硅陶瓷的高温性能，人们对玻璃晶界结晶化进行了大量的研究工作，称之为“晶界工程”【2】。 2、氮化硅陶瓷增韧研究现状
第25卷第5期硅 酸 盐 学 报V ol.25,N o.5 1997年10月JO U RN A L O F T HE CHIN ESE CERA M IC SO CIET Y O ct ober,1997 层状氮化硅陶瓷的性能与结构 郭 海 黄 勇 李建保 (清华大学材料科学与工程系) 摘 要 从结构设计的角度出发研究了层状复合Si3N4陶瓷材料。利用轧膜工艺使层内的晶粒、晶须产生定向增韧,通过调整外部层状复合结构得到材料的两级增韧效果,并实验制备了高韧性层状复合Si3N4基陶瓷材料。主层内加入一定量的SiC晶须,层状氮化硅陶瓷的断裂韧性可达到20.11M Pa?m1/2。 关键词 氮化硅,层状复合,晶须,定向 1 前 言 制备高韧性的陶瓷材料,克服陶瓷灾难性的破坏,常用增韧方法的增韧效果非常有限。为了提高增韧效果,降低增韧成本,新的增韧方法的探索是十分必要的。 近年来,国内外学者从生物界得到了启示。贝壳具有的层状结构可以产生较大的韧性这一特点给了我们一些启发,除了从组分设计上选择不同的材料体系以外,更重要的一点就是可以从材料的宏观结构角度来设计新型材料。目前国内外已有人从结构设计的角度出发,开始了层状复合陶瓷材料的探索性研究[1,2]。对于层状复合陶瓷材料来讲,如果把每层看成块体材料的结构单元,则关键的技术问题在于:(1)材料各结构单元的强度、韧性优化;(2)界面结合层的选择及与结构单元的匹配。层状结构单元基本上都是高强硬质的陶瓷材料如氮化硅、氧化铝等,通常是通过流延、干压等工艺方法制备的陶瓷薄片[3,4]。而界面结合层的选择则种类繁多,如石墨、延性金属等,它们对陶瓷薄片起到一定的分隔作用[5]。但总的来说,目前的研究结果并不令人满意,尚未达到单纯块体材料的性能水平。 针对层状复合陶瓷材料的两个关键问题,可以分别进行研究。首先是改善材料结构单元的性能,由于层状复合材料具有明显的各向异性,因此可以设计结构单元具有同样的各向异性性能,如引入可能导致各向性能差异的晶须、纤维、晶种等,并使之按指定方向分布,就有可能在特定方向上得到较高的性能[6],对晶须定向陶瓷材料的各方向的性能差异的研究证实了这一假设。其次是结构单元之间界面的选择,对层状复合陶瓷材料,界面的选择要同时考虑界面的高温性能、与陶瓷薄片的结合性能以及热匹配等多种因素,对不同的基片进行综合考虑,选择合适的界面组分及所占的比例。 1996年7月15日收到。 通讯联系人:郭 海,清华大学材料科学与工程系,北京 100084。 532
陶瓷废料的综合利用现状 2006-1-5 1 前言 随着社会经济及陶瓷工业的快速发展,陶瓷工业废料日益增多,它不仅对城市环境造成巨大压力,而且还限制了城市经济的发展及陶瓷工业的可持续发展,所以陶瓷工业废料的处理与利用非常重要。目前,我国陶瓷工业废料的处理与利用程度比较低,资金紧缺,致使大量废渣挤占耕地,使水和空气受到污染。特别是近20年的高速发展,陶瓷业随着产量的增加,废料的数量越来越多,根据不完全统计:仅佛山陶瓷产区,各种陶瓷废料的年产量已经超过400万吨,而全国陶瓷废料的年产量估计在1000万吨左右,如此大量的陶瓷废料已经不是简单填埋可以解决的问题,而且随着经济的日益发展和社会的进步,环境已经成为人们关注的焦点,陶瓷废料的堆积挤占土地,影响当地空气的粉尘含量,而陶瓷废料的填埋耗费人力物力,还污染地下水质,如何变废为宝,化废料为资源,已经成为科技和环保部门的当务之急。 因此,我国必须高度重视对陶瓷生产中废料的再循环和利用,把它提高到环境材料学的高度加以研究和利用,提高到全民绿色环保的高度加以重视和解决。 2 废料的来源与分类 陶瓷工业废料主要是指陶瓷制品生产过程中,由于成形、干燥、施釉、搬运、焙烧及贮存等工序中产生的废料, 通常大致分类如下。 (1)坯体废料主要是指陶瓷制品焙烧之前所形成的废料,包括上釉坯体废料及无釉坯体废料。 (2)废釉料是在陶瓷制品的生产过程中(抛光砖的研磨、抛光及磨边倒角等深加工工序除外)所形式的污水,污水经净化处理后形成的固体废料,通常含有重金属元素,按其化学含量多少可分为有毒废釉料和有害废釉料。 (3)烧成废料是陶瓷制品经焙烧后生成的废料,主要是烧成废品和在贮存和搬运等生产工序中的损坏而造成的。 (4)采用重油或煤作为燃料的陶瓷窑炉,由于重油及煤的机械不完全燃烧损失及化学不完全燃烧损失偏高,形成了大量未燃烬的游离碳,极易污染陶瓷制品。因此,日用陶瓷制品通常采用隔焰加热的方式进行焙烧。而获得隔焰加热方式最经济的方法是采用匣钵焙烧,此外,极个别的小型墙地砖生产企业采用多孔窑焙烧制品时仍需利用匣钵。由于匣钵多次承受室温,高温室温的热应力作用及装钵过程中的搬运、碰撞等易于损坏而成为匣钵废渣。 (5)瓷质砖及厚釉砖等经刮平定厚、研磨抛光及磨边倒角等一系列深加工成为光亮如镜及平滑细腻的抛光砖制品后,产生大量的砖屑。研磨抛光工序通常将从砖坯表面去除0.5-0.7 毫米表面层,有时甚至高达1-2毫米,那么生产1平方米抛光砖将形成1.5公斤左右的砖屑,若以年产40万平方米抛光砖的抛光生产线为例,那么每年约产生840万吨左右的抛光砖废渣。 3 国内外的综合利用 3.1用来生产陶瓷砖 3.1.1用于瓷砖坯料 建筑陶瓷企业在从事生产时也会造成许多种类的工业废料。如用于淘洗原料及冲刷设备排出的废泥水、烧成后的瓷砖废品、不可再用的匣钵与窑具等。当前,对陶瓷厂自身产生的工业废料的回收利用的研究已取得突破性进展。废弃的泥水经回收、拣去杂物、除铁外,又可以添加入瓷砖的配料中用于瓷砖坯料。对于废品、废匣钵与废窑具之类经过高温烧成的废料,也可采用重新粉碎加工方法,将其磨碎成粒径在5mm以下,然后按 3w%的比例添加到瓷砖或西式瓦的配料中用于瓷砖坯料。近年来,日本许多建陶企业都配备了带式回转磨机装置,专门对企业内产生的废料进行再加工与回收利用,取得明显的经济效益与社会效益。国际上许多国家已将绿色陶瓷制品定位为在生产线上不形成污染的产品。让陶瓷企业真正形成无废料排放、实现良性循环的生产体制,已成为许多建陶企业追逐的目标。
46│中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2010(46)第 6 期46 │中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2010(46)第 6 期【摘 要】：以莫来石、氮化硅为主要原料，铝酸钙水泥、硅微粉为结合系统，制备了氮化硅-莫来石复合材料，并与莫来石材料进行了对比。试样自然干燥24h 脱模后，再经110℃烘干24h，分别在空气气氛下于1000℃、1300℃和1500℃热处理3h。检测各温度热处理后试样的体积密度（B.D）、常温抗折强度（M.O.R）、常温耐压强度（C.C.S）以及试样的热膨胀系数、耐磨性能和抗热震性能。结果表明，经过1000℃、1300℃和1500℃热处理后，氮化硅-莫来石复合材料的常温抗折强度和常温耐压强度均大于莫来石材料的常温抗折强度和常温耐压强度。在本实验条件下，在莫来石基材料中添加氮化硅并不能提高材料的耐磨性能。在1250℃～1400℃温度之间，氮化硅-莫来石复合材料的热膨胀系数小于莫来石材料的热膨胀系数。氮化硅-莫来石复合材料试样热震后的耐压强度大于莫来石材料试样热震后的耐压强度，但耐压强度保持率小于莫来石材料。 【关键词】：莫来石，氮化硅，耐磨性能，热膨胀系数，抗热震性能 中图分类号：TB332/TQ175.7 文献标识码：A 引 言 莫来石因具有抗热震稳定性好，荷重软化温度高，抗渣性好及较高的抗蠕变性等优良性能,被认为是一种耐火工业、电子、光学和高温结构等领域的重要侯选材料[1-3]。在Si 3N 4结构中，氮原子与硅原子间的键力很强， 因而，Si 3N 4具有许多优异性能如耐磨、高硬度、高强度、耐化学腐蚀和很好的高温稳定性等[4]。 以莫来石为基体的材料，具有很强的抗爆裂性和较高的机械强度[5-7]。通过在莫来石基材料中添加氮化硅制备成氮化硅-莫来石复合材料，则可显著改善莫来石基材料的力学性能。本实验通过对比氮化硅添加到莫来石基材料前后的体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、耐磨性能、热膨胀系数和抗热震性等性能，研究了非氧化物对莫来石材料性能的影响，制备出了一种氧化物-非氧化物复合材料。 1 实验 1.1实验原料及方案 本实验的主要原料为莫来石、铝矾土、氮化硅（主要矿物为β-Si 3N 4，w(Si 3N 4)>90%）、硅微粉和铝酸钙水泥。所用原料的主要化学组成见表1。 按照表2配方组成进行配料，具体是将骨料及粉料加入搅拌罐中，搅拌均匀后再加入水搅拌3min，然后制备成160mm×40mm×40mm 的试样。试样经110℃烘干后分别于1000℃、1300℃和1500℃保温3h 煅烧，分别测试经过不同热处理温度后试样的体积密度、常温抗折强度和常温耐压强度。制备Φ20mm×100mm 的试样，用于测试材料的热膨胀系数。制备114mm×114mm×25mm 的试样，用于测试材料的耐磨性。制备160mm×40mm×40mm 的试样，经 110℃烘干再经1300℃保温3h 氮化硅-莫来石复合材料的制备 张 巍,戴文勇 （派力固（大连）工业有限公司， 大连 116600） 收稿日期：2010-3-29 作者简介:张巍(1982-)，男，吉林省吉林市人，硕士，工程师，主要从事无机非金属材料结构和物性的研究。 E-mail:cnzhangwei2008@https://www.doczj.com/doc/b96944470.html, 表1 原料的主要化学组成（w） Table1 Chemical compositions of raw materials % 煅烧，用于测试材料的抗热震性。 1.2性能测试 1）体积密度试验。采用YB/T5200-1993致密耐火浇注料显气孔率和体积密度试验方法，检测烧成后试样 的体积密度。用游标卡尺测定试样的收缩量，并通过计算求得它的体积密度。 2）常温抗折强度和常温耐压强度试验。采用YB/T5201-1993致密耐火浇注料常温抗折强度和耐压强度试验方法，检测烧成后试样的常温抗折强度和常温耐压强度。 3）耐磨性试验。采用GB/T18301-2001耐火材料常温耐磨性试验方法检测试样的常温耐磨性。 4）热膨胀系数试验。采用GB/T 7320.1-2000耐 生产与应用 文章编号：1001-9642（2010）06-0046-04
氮化硅陶瓷材料的制备及应用 氮化硅，子式为Si3N4,是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损，为原子晶体；高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1 000 ℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。如果用耐高温而且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面，不仅可以提高柴油机质量，节省燃料，而且能够提高热效率。我国及美国、日本等国家都已研制出了这种柴油机 一、材料的制备 Si3N4 陶瓷的制备技术在过去几年发展很快,制备工艺主要集中在反应烧结法、热压烧结法和常压烧结法、气压烧结法等类型. 由于制备工艺不同,各类型氮化硅陶瓷具有不同的微观结构(如孔隙度和孔隙形貌、晶粒形貌、晶间形貌以及晶间第二相含量等). 因而各项性能差别很大 . 要得到性能优良的Si3N4 陶瓷材料,首先应制备高质量的Si3N4 粉末. 用不同方法制备的Si3N4 粉质量不完全相同,这就导致了其在用途上的差异,许多陶瓷材料应用的失败,往往归咎于开发者不了解各种陶瓷粉末之间的差别,对其性质认识不足. 一般来说,高质量的Si3N4 粉应具有α相含量高,组成均匀,杂质少且在陶瓷中分布均匀,粒径小且粒度分布窄及分散性好等特性. 好的Si3N4 粉中α相至少应占90%,这是由于Si3N4 在烧结过程中,部分α相会转变成β相,而没有足够的α相含量,就会降低陶瓷材料的强度. 1、反应烧结法( RS) 是采用一般成型法,先将硅粉压制成所需形状的生坯,放入氮化炉经预氮化(部分氮化)烧结处理,预氮化后的生坯已具有一定的强度,可以进行各种机械加工(如车、刨、铣、钻). 最后,在硅熔点的温度以上;将生坯再一次进行完全氮化烧结,得到尺寸变化很小的产品(即生坯烧结后,收缩率很小,线收缩率< 011% ). 该产品一般不需研磨加工即可使用. 反应烧结法适于制造形状复杂,尺寸精确的零件,成本也低,但氮化时间很长. 2、热压烧结法( HPS) 是将Si3N4 粉末和少量添加剂(如MgO、Al2O3、MgF2、Fe2O3 等) ,在1916 MPa以上的压强和1600 ℃以上的温度进行热压成型烧结. 英国和美国的一些公司采用的热压烧结Si3N4 陶瓷,其强度高达981MPa以上. 烧结时添加物和物相组成对产品性能有很大的影响. 由于严格控制晶界相的组成,以及在Si3N4 陶瓷烧结后进行适当的热处理,所以可以获得即使温度高达1300 ℃时强度(可达490MPa以上)也不会明显下降的Si3N4系陶瓷材料,而且抗蠕变性可提高三个数量级. 若对Si3N4 陶瓷材料进行1400———1500 ℃高温预氧化处理,则在陶瓷材料表面上形成Si2N2O相,它能显著提高Si3N4 陶瓷的耐氧化性和高温强度. 热压烧结法生产的Si3N4 陶瓷的机械性能比反应烧结的Si3N4 要优异,强度高、密度大. 但制造成本高、烧结设备复杂,由于烧结体收缩大,使产品的尺寸精度受到一定的限制,难以制造复杂零件,只能制造形状简单的零件制品,工件的机械加工也较困难. 3、常压烧结法( PLS) 在提高烧结氮气氛压力方面,利用Si3N4 分解温度升高(通常在N2 = 1atm气压下,从
陶瓷窑炉设计 2007-04-19 18:13 在设计窑炉时，一般需要考虑两个问题：一是窑体本身的材质和结构等方面的问题；二是向被烧产品的传热问题。不言而喻，不管窑体建造得如何坚固，只要烧出的产品不好也是没有用的。因此，设计窑炉时不重视对被烧制品的传热问题是一个重大失误，因为向被烧制品传热是建窑的唯一目的。 窑的用途是烧制一件件个别制品，但几乎所有人对窑的这一用途缺乏正确的理解。许多窑炉建造者认为窑的用途是为烧制大量制品提供一个受热的容器。许多窑炉使用者也持有这种观点。 窑内的每一件制品必须受到同样的热处理。如果制品在造型、规格以及重量方面越接近，那么制品的平均质量就会越高。哪一件制品受热越均匀，哪一件制品在烧成质量就越高。整个窑炉的温度越均匀，窑内所有制品的烧成质量也越高。那些在设计中适当考虑了加热方式的窑炉，总是比未考虑传热原则的窑炉更好用。 尽管谁也不愿意在窑炉设备上多耗资，但高质量产品所获取的利润足以弥补较高的设备投资。事实上，与那些廉价设备生产的制品相比，好设备在每件制品上所消耗的设备成本更低。 表1是现代化窑炉与传统窑炉的比较。数据表明，新型窑炉的生产能力提高了50%。甚至在采用与传统窑炉相同烧成周期的情况下使用，新型窑炉的使用费用也仍然较低。若按照新型窑炉的生产效率使用时，不仅其单位重量制品的烧成成本降低了20%，而且所产量也提高了50%。 表1 传统窑炉与新型窑炉的比较 表2是具有较小尺寸但却有相同年产量的新型窑炉与传统窑炉的比较。表2说明：新型窑炉不但造价较低，而且单位重量制品的烧成成本也比传统窑炉降低16%。 表2 传统窑炉与产量相同但容量更小的新型窑炉的比较
《氮化硅铁》行业标准（送审稿） 编制说明 2008年9月
《氮化硅铁》行业标准编制说明 一、任务来源 根据国家发展和改革委员会发改办工业〔2007〕1415号文和中国钢铁工业协会钢协〔2007〕127号文的要求，由武汉钢铁（集团）公司、宁夏中宏氮化制品有限公司和冶金工业信息标准研究院负责制定《氮化硅铁》行业标准。 二、工作过程 在接到该标准制订任务后，我们成立了《氮化硅铁》标准制订订工作小组，制定了工作计划，立即进行资料的查阅和到宁夏荣盛铁合金集团有限公司等五家氮化硅铁生产厂家进行调查研究，并收集使用单位的意见。 1．项目的提出 1．1氮化硅铁的定义 氮化硅铁是以Si 3N 4 为主要成分，伴随游离铁，未氮化硅铁及少量其它成分的混合 物。耐火用商品氮化硅铁是一种灰白色（或茶褐色）的粉末状物，炼钢用氮化硅铁是灰白色粒状物。 1．2氮化硅铁用途 粉状氮化硅铁主要用于大高炉的堵口炮泥中，少量用于铁沟料或其它不定形耐火材料中。 粒状氮化硅铁主要用于取向硅钢或其它采用氮化物提高强度的钢种（如HRB400钢筋）。 1．3国内外使用情况 氮化硅铁在发达国家的高炉炮泥中得到普遍应用，使炮泥开堵性能得到了明显改
善，满足高炉出铁的需要，成为现代化大高炉炮泥不可缺少的成分。另外在铁沟料中加入少量氮化硅铁极大地提高铁沟的通铁量。日本在上世纪70年代开始使用氮化硅铁[1]。 国内应用氮化硅铁时间较短，宝钢于1994年首先在炮泥中添加氮化硅，使炮泥性能得到改善满足了宝钢炼铁的需要。国内其它钢厂基本上都在使用氮化硅铁，因为氮化硅铁的销售价格大约为氮化硅销售价格的一半，另外在使用性能上两者基本接近。近3年来，全国重点大型钢铁企业2000M3以上高炉堵口炮泥基本上都使用氮化硅铁。添加氮化硅铁的炮泥很好地满足了大型高炉的需要，使高炉出铁次数由18次普遍降低到12次，最低的降到6次。炮泥的消耗量由1.2kg/吨铁降低到0.5kg/吨铁。 在炼钢方面，粒状氮化硅铁最初应用于取向硅钢生产,它能比较稳定的为钢水补充一定量的氮。国内使用氮化硅铁量一年达数百吨。冶炼技术的进步使我国高强度微合金化钢生产得到快速发展。钢的强化微合金化元素主要有钒、铌、钛。经计算比较和 生产实际应用，生产HRB400钢筋采用FeV50+Fe Si 3N 4 微合金化方案，合金化成本比单 一采用FeV50吨钢成本降低127.61元，比采用VN12微合金化吨钢成本降低44.21元。如果该技术得到普及，将对生产建筑钢材的生产企业降本增效意义重大。氮化硅铁作为廉价的提供氮源的合金，未来在其它钢种上的应用前景良好。 1．4标准编制的必要性 综上所述为了尽快普及氮化硅铁在国内的应用，为我国钢铁工业的更快更好发展助力，为了规范氮化硅铁交易双方的贸易行为，同时也为了促进国内生产商的良好竞争，为国内外用户提供优质价廉的产品，制定氮化硅铁产品标准势在必行。 1．5项目制定单位基本情况 武汉钢铁集团公司是国内目前最大的骨干钢铁生产商之一，是国内电工硅钢的主
氮化硅材料的性能、合成方法及进展 摘要：氮化硅作为一种新型无机材料，以其有良好的润滑性，耐磨性，抗氧化等特性受到广泛的关注和深入的研究。以下对氮化硅的材料的性能、合成方法、意义和进展作简单介绍。 关键词：无机材料；氮化硅；合成方法；性能；进展 1前言 由于科学技术的不断发展需要，科学家们一直在不停顿地寻找适用于苛刻条件下使用的理想的新材料。在层出不穷的大量新材料队伍中，氮化硅陶瓷可算是脱颖而出，十分引人注目，日益受到世界各国科学家们的重视。 2氮化硅的材料的性能\合成方法、意义和进展 2.1氮化硅的性能和应用 氮化硅（Si3N4）是氮和硅的化合物。在自然界里，氮、硅都是极其普通的元素。氮是生命的基础，硅是无机世界的主角，这两种元素在我们生活的世界上无所不在，然而，至今人们还未发现自然界里存在这两种元素的化合物。 氮化硅是在人工条件下合成的化合物。虽早在140多年前就直接合成了氮化硅，但当时仅仅作为一种稳定的“难熔”的氮化物留在人们的记忆中。二次大战后，科技的迅速发展，迫切需要耐高温、高硬度、高强度、抗腐蚀的材料。经过长期的努力，直至1955年氮化硅才被重视，七十年代中期才真正制得了高质量、低成本，有广泛重要用途的氮化硅陶瓷制品。开发过程为何如此艰难，这是因为氮化硅粉体和氮化硅陶瓷制品之间的性能和功能相差甚远，没有一个严格而精细的对氮化硅粉体再加工过程，是得不到具有优异性能的氮化硅陶瓷制品的。没有氮化硅陶瓷就没有氮化硅如今的重要地位。 2.1.1优异的性能 氮化硅陶瓷的优异的性能对于现代技术经常遇到的高温、高速、强腐蚀介质的工作环境，具有特殊的使用价值。比较突出的性能有： (1)机械强度高，硬度接近于刚玉，有自润滑性，耐磨。室温抗弯强度可以高达980MPa以上，能与合金钢相比，而且强度可以一直维持到1200℃不下降。 (2)热稳定性好，热膨胀系数小，有良好的导热性能，所以抗热震性很好，从室温到1000℃的热冲击不会开裂。 (3)化学性能稳定，几乎可耐一切无机酸（HF除外）和浓度在30％以下烧碱（NaOH）溶液的腐蚀，也能耐很多有机物质的侵蚀，对多种有色金属熔融体（特别是铝液）不润湿，能经受强烈的放射辐照。 (4)密度低，比重小，仅是钢的2/5，电绝缘性好。
陶瓷窑炉燃料现状分析 （Analysis of ceramic kiln fuel） 摘要：全国迅猛发展的陶瓷业对我国的环境造成很大的污染，由于环境保护的需要，现代陶瓷窑炉在选择燃料方面赢着重考虑使用清洁燃料。 Abstract：The rapid development of the country on China's environment ceramics lot of pollution, due to need for environmental protection, modern ceramic kiln fuel in the choice of focus to consider the use of clean fuels win. 关键词：陶瓷窑炉燃料分析环保 我国是陶瓷生产大国，日用瓷和建筑卫生陶瓷的产量均居世界第一。据有关资料显示，2003年建筑陶瓷产量达30亿平方米，占全世界总产量的40%;卫生陶瓷6000万~6500万件，全国有陶瓷厂上万家，拥有大小窑炉几万条，消耗能源4000万~5000万吨标准煤。然而，我国是一个能源资源相对贫乏的国家，人均能源可采储量2000年石油为2.6吨、天然气为1074立方米、煤炭为90吨，分别为世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%，远远低于世界的平均水平。而陶瓷行业是一个高能耗的行业，能耗占陶瓷生产成本的30%~40%，陶瓷的高能耗必然带来高污染 全国迅猛发展的陶瓷业对我国的环境造成很大的污染，特别是陶瓷发展迅速的瓷区及周边地区更为严重。广东省内除佛山地区外，其他地区，如深圳、东莞、清远、潮州等地及全国各主要瓷区已出现不少有关陶瓷厂烟囱废气污染而造成附近农民果树及农作物枯死失收等纠纷。另外，窑炉废气易造成酸雨，广东每年因酸雨损失多达40亿元。因此，节能降耗减少陶瓷窑炉污染是陶瓷生产的大势所趋，也是陶瓷工业可持续发展的重要条件。 窑炉结构不合理造成热污染据报道，我国共有建筑卫生陶瓷厂3000多家，有大小窑炉上万座，年耗标准煤近500万吨。而能源的利用率仅是美国的一半，即28%~30%.这些窑炉中，很大部分仍是砖砌式窑墙结构，窑墙厚。早期的隧道窑，窑墙厚达1~2米，由于大都是重质耐火砖，导热系数大，故窑墙外表面温度高，有的高达300~400℃，不但造成了热损失，降低了窑炉的热效率，还造成严重热污染。如车间窑炉旁温度高达几十摄氏度，造成车间环境恶劣，严重影响窑炉操作工人的身体健康。 燃料和燃烧方式不同形成的污染物不同 (一)以煤为燃料我国是煤炭储量大国，同时也是世界上最大的煤炭消费国，耗煤量占世界总耗煤量的1/4，2000年煤产量达14.5亿吨，这么多煤炭，大部分都作为燃料烧掉，故煤炭作为燃料直接燃烧是我国大气污染的主要根源。目前我国大气中90%的SO2、85%的CO2、80%的ROx(粉尘)和50%的NOx均来自煤的燃烧。 陶瓷窑炉使用燃料多种多样，而煤占燃料总消耗量的2/3，由于燃煤窑炉建造费用和燃料成本低，煤炭资源丰富，分布广泛，可就地取材，所以对大、中、小陶瓷
氮化硅陶瓷讲解
氮化硅陶瓷及其制备成型工艺 氮化硅（Si 3N4）是氮和硅的化合物。在自然界里，氮、硅都是极其普通的元素。氮是生命的基础，硅是无机世界的主角，这两种元素在我们生活的世界上无所不在，然而，至今人们还未发现自然界里存在这两种元素的化合物。 氮化硅是在人工条件下合成的化合物。虽早在140多年前就直接合成了氮化硅，但当时仅仅作为一种稳定的“难熔”的氮化物留在人们的记忆中。二次大战后，科技的迅速发展，迫切需要耐高温、高硬度、高强度、抗腐蚀的材料。经过长期的努力，直至1955年氮化硅才被重视，七十年代中期才真正制得了高质量、低成本，有广泛重要用途的氮化硅陶瓷制品。开发过程为何如此艰难，这是因为氮化硅粉体和氮化硅陶瓷制品之间的性能和功能相差甚远，没有一个严格而精细的对氮化硅粉体再加工过程，是得不到具有优异性能的氮化硅陶瓷制品的。没有氮化硅陶瓷就没有氮化硅如今的重要地位。 Si3N4是以共价键为主的化合物，键强大，键的方向性强，结构中缺陷的形成和迁移需要的能量大，即缺陷扩散系数低（缺点），难以烧结，其中共价键Si-N 成分为70 %，离子键为30 %，同时由于Si3N4本身结构不够致密，从而为提高性能需要添加少量氧化物烧结助剂，通过液相烧结使其致密化。 Si3N4含有两种晶型，一种为α-Si3N4，针状结晶体，呈白色或灰白色，另一种为β-Si3N4，颜色较深，呈致密的颗粒状多面体或短棱柱体。两者均为六方晶系，都是以[SiN4]4-四面体共用顶角构成的三维空间网络。 在高温状态下，β相在热力学上更稳定，因此α相会发生相变，转为β相。从而高α相含量Si3N4粉烧结时可得到细晶、长柱状β-Si3N4晶粒，提高材料的断裂韧性。但陶瓷烧结时必须控制颗粒的异常生长，使得气孔、裂纹、位错缺陷出现，成为材料的断裂源。 在工业性能上，Si3N4陶瓷材料表现出了较好的工艺性能。（1）机械强度高，硬度接近于刚玉，有自润滑性耐磨；（2）热稳定性高，热膨胀系数小，有良好的导热性能；（3）化学性能稳定，能经受强烈的辐射照射等等。 晶体的常见参数如下图所示：
陶瓷窑炉的烧成制度分为温度制度、压力制度和气氛制度。其中温度制度和气氛制度直接影响产品的产量的质量，而压力制度保证温度和气氛制度的实现。它们之间既相互影响又相互辅助，在现代陶瓷窑炉中，由于在结构上与传统窑炉相比有了较为明显的变化，一些新方法，新技术已应用于现代陶瓷窑炉中，故而烧成制度，尤其压力制度呈现出了新的特点。从而要求温度和气氛制度与之相适应。一、现代陶瓷窑炉烧成制度最近几年，随着陶瓷窑炉的引进、消化吸收和对传统窑炉的改造，现代陶瓷窑炉已经在陶瓷工业中占到统治地位。比传统窑炉，无论是在预热带、烧成带和冷却带，现代陶瓷窑炉都应用了新方法、新技术。比如：在预热带，现代窑炉都较为普遍地使用了顶吹和侧吹气幕风。这对于调节预热带上下温差，升温速率的缓急和窑头温度有关至关重要的作用，气幕风的使用，使得在预热带上部的一段区域内呈现一定程度的正压，而不象传统窑炉预热带全呈匀压的状态。由于大部分窑炉都使用洁净化的燃料，如城市煤气、液化石油气和天然气，故而现代陶瓷窑炉自动控制水平提高，最高温度点能够控制到±1℃的范围内，并且能长期保持稳定，在冷却带，急冷风由狭缝式改为排管式冷却，冷却效果均匀稳定，在传统窑炉中，由于急冷风比较集中并且量大，急冷温度一般都在750℃以上，而在现代窑炉中，急冷温度甚至可以降到600℃左右，在烧瓷片和日用瓷的辊道窑中，急冷温度甚至可以降到550℃以下而不会出现风惊缺隐。在压力制度方面，一般来讲，窑炉的最大压点是在急冷和烧成带尾部之间，在传统窑炉中一般在1.5-1.8mm水柱；即15-18Pa，而在现代陶瓷窑炉中，压力在5-8Pa左右，在缓冷带，美国SD和意大利西蒂等公司的窑炉中还采用了顶吹和侧吹结构。此外，现代陶瓷窑炉的新型保温砌体和低蓄热窑车的应用，都使得现代陶瓷窑炉无论是在产品产量、质量，以及产品能耗方面与传统窑炉相比呈现出巨大优势。在产品质量上，现代窑炉的烧成缺陷非常低，合格率、优级品率很高。在产量方面，一般都在50万件以上，在我们调试过的美国SD公司的窑炉，断面3.8米年产量在100万件。窑炉适应能力强，高、中、低档产品在同一窑炉中都能有非常好的烧成质量。产品能耗低、周期短，并且如果压力制度调节合适，产品出窑温度也很低，能够达到60℃以下。由于新方法、新技术的应用，现代陶瓷窑炉的调试极为方便，和传统窑炉相比，更加有规律可循。故而现代窑炉产量高、缺陷低，并且能够长期保持稳定。但现代陶瓷窑炉在结构上，设备上与传统窑炉相比，毕竟有所不同，沿有过去的传统思想和方式，会产生一系列的偏差，这一点主要体现在烧成制度中温度制度和压力制度相互适应上。在现代陶瓷窑炉中，要掌握其调试方法，必须认清和掌握现代陶瓷窑炉中各种布置的特点和作用，只有这样，才能充分地利用这些新技术、新方法。二、现代陶瓷窑炉中烧成制度的制定1、在现代陶瓷窑炉中，温度制度和压力制度的配合尤为重要，总体来讲，现代窑炉，由于使用的是保温砌体，低蓄热窑车，燃料是洁净化气体燃料，以及自动化控制。产品能耗是很低的（和传统窑炉相比）。反映在窑炉上，就是整体窑炉的烟气量的降低，所以无论是预热带、烧成带和冷却带的压力普遍下降，这就要求整个窑炉的送风和排烟抽热要有良好的配合。一般来讲，在整个窑炉内部应掌握三个平衡，一是预热带和烧成带之间的平衡，二是冷却带中、急冷风和窑尾送风与抽热之间的平衡。三是窑内压力和窑下压力之间的平衡。这三个平衡哪一个平衡做得不好，都会对产品质量窑炉使用寿命造成影响。在此方面，一些教料书和技术资料中有详尽论述，在本文不再重复。需要注意的是，窑头的气幕风机和窑尾风机、缓冷带的顶吹、侧风机都地对整个窑炉的温度和整窑的压力产生影响，调试时一定要综合考虑。2、在现代陶瓷窑炉中，预热带和冷却带的温度压力制度的调节是很方便的。技术人员可综合升温速度，上下温差、晶型转换等工艺因素，再结合排烟和气幕风机以及各分类闸板的开度可以实现升（降）温的缓急。需注意的是在调节气幕风机时，不要频繁并且动作幅度不宜过大，否则会出现窑脏等缺陷。在冷却带，冷风的鼓入应尽量由上部鼓入，抽热由上部抽出。急冷的温度在保证不出风惊的情况下，尽量降低一些，以缓解缓冷段的压力。3、在烧成带，制定温度曲线一定要与压力制度有效地结合起来，
氮化硅 由于科学技术的不断发展需要，科学家们一直在不停顿地寻找适用于苛刻条件下使用的理想的新材料。在层出不穷的大量新材料队伍中，氮化硅陶瓷可算是脱颖而出，十分引人注目，日益受到世界各国科学家们的重视。 氮化硅（Si3N4）是氮和硅的化合物。在自然界里，氮、硅都是极其普通的元素。氮是生命的基础，硅是无机世界的主角，这两种元素在我们生活的世界上无所不在，然而，至今人们还未发现自然界里存在这两种元素的化合物。 氮化硅是在人工条件下合成的化合物。虽早在140多年前就直接合成了氮化硅，但当时仅仅作为一种稳定的“难熔”的氮化物留在人们的记忆中。二次大战后，科技的迅速发展，迫切需要耐高温、高硬度、高强度、抗腐蚀的材料。经过长期的努力，直至1955年氮化硅才被重视，七十年代中期才真正制得了高质量、低成本，有广泛重要用途的氮化硅陶瓷制品。开发过程为何如此艰难，这是因为氮化硅粉体和氮化硅陶瓷制品之间的性能和功能相差甚远，没有一个严格而精细的对氮化硅粉体再加工过程，是得不到具有优异性能的氮化硅陶瓷制品的。没有氮化硅陶瓷就没有氮化硅如今的重要地位。 1.优异的性能 氮化硅陶瓷的优异的性能对于现代技术经常遇到的高温、高速、强腐蚀介质的工作环境，具有特殊的使用价值。比较突出的性能有： (1)机械强度高，硬度接近于刚玉，有自润滑性，耐磨。室温抗弯强度可以高达980MPa以上，能与合金钢相比，而且强度可以一直维持到1200℃不下降。 (2)热稳定性好，热膨胀系数小，有良好的导热性能，所以抗热震性很好，从室温到1000℃的热冲击不会开裂。 (3)化学性能稳定，几乎可耐一切无机酸（HF除外）和浓度在30％以下烧碱（NaOH）溶液的腐蚀，也能耐很多有机物质的侵蚀，对多种有色金属熔融体（特别是铝液）不润湿，能经受强烈的放射辐照。 (4)密度低，比重小，仅是钢的2/5，电绝缘性好。 2.重要的应用 氮化硅陶瓷的应用初期主要用在机械、冶金、化工、航空、半导体等工业上，作某些设备或产品的零部件，取得了很好的预期效果。近年来，随着制造工艺和测试分析技术的发展，氮化硅陶瓷制品的可靠性不断提高，因此应用面在不断扩大。特别值得赞赏的是，正在研制氮化硅陶瓷发动机，并且已经取得了很大的进展，这在科学技术上成为举世瞩目的大事。有关应用的主要内容有：
摘要氮化硅瓷是一种具有广阔发展前景的高温、高强度结构瓷，它具有强度高、抗 热震稳定性好、疲劳韧性高、室温抗弯强度高、耐磨、抗氧化、耐腐蚀性能好等高性能，已被广泛应用于各行各业。本文介绍了氮化硅瓷的基本性质，综述了氮化硅瓷的制备工艺和国外现代制造业中的应用，并展望了氮化硅瓷的发展前景。
Abtract：Silicon nitride ceramic is a broad development prospects of high temperature, high strength structural ceramics, it has high strength, thermal shock stability, high temperature fatigue toughness, high bending strength, wear resistance, oxidation resistance, corrosion resistance and good performance of high performance, has been widely used in all walks of life. This paper introduces the basic properties of silicon nitride ceramics, reviews the fabricating technique of silicon nitride ceramics at home and abroad and modern manufacturing industry in the application, and looks forward to the development prospect of silicon nitride ceramics.