氮化硅陶瓷

氮化硅陶瓷的研究

作者：王雪董茁卉张磊杨柳范雪孙亚静、陈雅倩、吕海涛、徐志华、张国庆、于希晶。

（吉林化工学院132022）

摘要：氮化硅陶瓷是一种有广阔发展前景的耐高温高强度结构陶瓷。氮化硅陶瓷在高技术陶瓷中占有重要地位，其具有高性能（如强度高、硬度高、抗热震稳定性好、疲劳韧性高、室温抗弯强度高、耐磨、耐化学腐蚀和很好的高温稳定性、抗氧化性能等），与其他陶瓷相比，氮化硅陶瓷比重小，热膨胀系数低，抗热冲击性好，断裂韧性高，是一种理想的高温结构材料和高速切削工具陶瓷材料。因此氮化硅陶瓷在航天航空、汽车发动、机械、化工、石油等领域有着广泛的用途，也为新型高温结构材料的发展开创了新局面。目前氮化硅陶瓷制品主要存在的问题是产品韧性低、成本高。今后应改善制粉、成型、和烧结工艺及氮化硅与碳化硅的复合化，研制出性能更佳的氮化硅陶瓷。本文介绍了氮化硅陶瓷的基本性能，综述了氮化硅陶瓷的制备工艺和应用领域，并展望了氮化硅陶瓷的发展前景。

关键词：氮化硅；陶瓷；性能；应用；

Abstract:Silicon nitride ceramics is high temperature and high strength structuralceramics has a broad development prospect. Silicon nitride ceramics occupies an important position in the high technology ceramics, it has high performance(such as high strength, high hardness, good thermal shock stability, hightemperature fatigue toughness, high bending

strength, wear resistance,chemical corrosion resistance and high temperature stability, good oxidation resistance properties), compared with

other ceramics, silicon nitride ceramics the proportion of small, low thermal expansion coefficient, good heat shock resistance, high fracture toughness, is a kind of ideal candidates for high temperature structural materials and high speed cutting tool ceramics.Therefore, silicon nitride ceramics

in aerospace, automobile engine, mechanical,chemical, oil and other fields have a wide range of uses, has created a new situation for the development of new high temperature structural materials. Thesilicon nitride ceramic products the main problems is the product of low toughness, high cost. We should improve milling, molding compound, and the sintering process and silicon nitride and silicon carbide, silicon nitride

ceramicsdeveloped better performance. This paper introduces the

basic properties of silicon nitride ceramics, reviews the preparation technology and application of silicon nitride ceramics, and prospects the future development of silicon nitride ceramics.

Keywords:silicon nitride ceramic;performance;application;

引言

自20世纪60年代开始，氮化硅陶瓷作为最优异的非氧化物陶瓷材料之一，被期望能用于燃气轮机上，而逐渐蓬勃地发展了40多年，成为了一个以氮化硅为基的氮陶瓷领域。伴随着氮陶瓷材料的研制和发展，氮化硅陶瓷系统的结晶化学和物理化学，也在这期间开展大力研究，如氮化硅极其固溶体结构的揭示和测定，大量含氮硅酸盐新物相的合成极其与传

统硅酸盐物相对应的关系，高温反映进程，高温物相平衡，相图等，并形成一个颇为完整的含氮硅酸盐领域。这些研究不仅有重要的学术意义，对材料的组成设计和工艺最佳化等，也有实用参考价值。作为人工合成材料之一的氮化硅结构陶瓷，其在新型材料中有着重要的位置，而且受到越来越多的关注。本文着重对氮化硅陶瓷的高温物理化学在这40多年中的制备方法、研究成果、应用领域进行系统的介绍。

1、氮化硅简介

正八面体的两个顶是Si，然后连着Si的是四个N，也就是八面体的中间，然后以这四个N 产生的平面的中心，就是最后那个Si了。最后检查，一定要MAKE SURE每个Si都连着四个N，而N-N之间没有连起来！氮化硅晶体属于原子晶体.氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构。

图1氮化硅结构的立体图

特点应用

氮化硅纤维[3] ①高收率②高性能③耐化学

腐蚀④耐高温性能好⑤高性

能陶瓷基复合材料的增强纤

维未来航天航空、汽车发动机等耐高温部件最有希望的候选材料

纳米氮化硅[1] （填入橡胶材料后）高撕裂强纳米氮化硅填充丁氰橡胶制