技術(shù)概況

制備氮化鋁(lǚ)陶瓷制品的(de)工藝流程一(yī)般由原料處(chù)理(lǐ)、粉體(tǐ)合成(chéng)、粉料處(chù)理(lǐ)、成(chéng)形、生(shēng)坯處(chù)理(lǐ)，燒結和(hé)陶瓷體(tǐ)處(chù)理(lǐ)等环(huán)节(jié)组成(chéng)。

氮化鋁(lǚ)陶瓷制備工藝的(de)類(lèi)型主(zhǔ)要(yào)是(shì)按合成(chéng)、成(chéng)型和(hé)燒結的(de)不(bù)同(tóng)方(fāng)法和(hé)次(cì)序區(qū)分(fēn)的(de)。

1、反應(yìng)燒結（RS）

反應(yìng)燒結氮化鋁(lǚ)是(shì)把(bǎ)Si粉或(huò)Si粉與(yǔ)Si3N4粉的(de)混合物(wù)成(chéng)形后 ,在(zài)1200 ℃左(zuǒ)右(yòu)通(tòng)氮气(qì)進(jìn)行預氮化,之(zhī)后機(jī)械加工成(chéng)所(suǒ)需件(jiàn),最(zuì)后在(zài) 1400 ℃左(zuǒ)右(yòu)進(jìn)行最(zuì)終(zhōng)氮化燒結。在(zài)此(cǐ)过(guò)程中(zhōng)不(bù)需添加助燒劑等,因(yīn)此(cǐ)高(gāo)温(wēn)下(xià)材料強(qiáng)度(dù)不(bù)会(huì)明(míng)顯降低(dī)。同(tóng)时(shí),反應(yìng)燒結氮化鋁(lǚ)具有(yǒu)無收(shōu)縮特(tè)性(xìng),可(kě)制備形狀複雜的(de)部(bù)件(jiàn),但因(yīn)制品致(zhì)密度(dù)低(dī)70 %～90 % ,存在(zài)大(dà)量(liàng)气(qì)孔,力學(xué)性(xìng)能(néng)受到(dào)較大(dà)的(de)影響。

2、常压燒結( PLS)

常压燒結氮化鋁(lǚ)是(shì)以(yǐ)高(gāo)純、超细(xì)、高(gāo)α相含量(liàng)的(de)氮化鋁(lǚ)粉末(mò)與(yǔ)少(shǎo)量(liàng)助燒劑混合,通(tòng)过(guò)成(chéng)形、燒結等工序制備而(ér)成(chéng)。在(zài)燒結过(guò)程中(zhōng),α相向液相溶解(jiě), 之(zhī)后析出(chū)在(zài)β- Si3N4晶核上(shàng)變(biàn)为(wèi)β- Si3N4，这(zhè)有(yǒu)利于(yú)燒結过(guò)程的(de)進(jìn)行。燒結时(shí)必须通(tòng)入氮气(qì) ,以(yǐ)抑制Si3N4的(de)高(gāo)温(wēn)分(fēn)解(jiě)。常压燒結可(kě)獲得形狀複雜、性(xìng)能(néng)優良的(de)陶瓷 ,其(qí)缺點(diǎn)是(shì)燒結收(shōu)縮率較大(dà) ,一(yī)般为(wèi)16 %～26 %,易使制品開(kāi)裂變(biàn)形。

3、重(zhòng)燒結（PS）

将反應(yìng)燒結的(de)Si3N4燒結坯在(zài)助燒劑存在(zài)的(de)情(qíng)況下(xià),置于(yú)氮化矽粉末(mò)中(zhōng),在(zài)高(gāo)温(wēn)下(xià)重(zhòng)燒結,得到(dào)致(zhì)密的(de)Si3N4制品。助燒劑可(kě)在(zài)矽粉球磨时(shí)引入,也(yě)可(kě)用浸漬的(de)方(fāng)法在(zài)反應(yìng)燒結后浸滲加入。由于(yú)反應(yìng)燒結过(guò)程中(zhōng)可(kě)預加工,在(zài)重(zhòng)燒結过(guò)程中(zhōng)的(de)收(shōu)縮僅有(yǒu)6 %～10 %,所(suǒ)以(yǐ)可(kě)制備形狀複雜,性(xìng)能(néng)優良的(de)部(bù)件(jiàn)。

4、热(rè)压燒結（HP）

把(bǎ)氮化鋁(lǚ)粉末(mò)與(yǔ)助燒劑置于(yú)石(dàn)墨模具,在(zài)高(gāo)温(wēn)下(xià)單向加压燒結。由于(yú)外(wài)加压力提(tí)高(gāo)了燒結驅動(dòng)力,加快(kuài)了α→β轉(zhuǎn)變(biàn)及(jí)致(zhì)密化速度(dù)。热(rè)压法可(kě)得到(dào)致(zhì)密度(dù)大(dà)于(yú)95 %的(de)高(gāo)強(qiáng)氮化鋁(lǚ)陶瓷,材料性(xìng)能(néng)高(gāo),且(qiě)制造周期(qī)短(duǎn)。但是(shì)这(zhè)種(zhǒng)方(fāng)法只(zhī)能(néng)制造形狀簡單的(de)制品 ,对(duì)于(yú)形狀複雜的(de)部(bù)件(jiàn)加工費用高(gāo) ,而(ér)且(qiě)由于(yú)單向加压 ,组織存在(zài)擇優取(qǔ)向 ,使性(xìng)能(néng)在(zài)與(yǔ)热(rè)压面(miàn)平行及(jí)垂直(zhí)方(fāng)向有(yǒu)差异(yì)。

5、气(qì)压燒結( GPS)

气(qì)压燒結是(shì)把(bǎ)Si3N4压坯在(zài)5～12MPa的(de)氮气(qì)中(zhōng)于(yú)1800～2100 ℃下(xià)進(jìn)行燒結。由于(yú)氮气(qì)压力高(gāo) ,從而(ér)提(tí)高(gāo)了Si3N4的(de)分(fēn)解(jiě)温(wēn)度(dù) ,有(yǒu)利于(yú)選用能(néng)形成(chéng)高(gāo)耐火(huǒ)度(dù)晶間(jiān)相的(de)助燒劑 ,来(lái)提(tí)高(gāo)材料的(de)高(gāo)温(wēn)性(xìng)能(néng)。

6、热(rè)等静(jìng)压法( HIP)

将氮化鋁(lǚ)及(jí)助燒劑的(de)混合物(wù)粉末(mò)封(fēng)裝(zhuāng)到(dào)金(jīn)屬或(huò)玻璃包(bāo)套(tào)中(zhōng) ,抽真(zhēn)空后通(tòng)过(guò)高(gāo)压气(qì)體(tǐ)在(zài)高(gāo)温(wēn)下(xià)燒結。常用的(de)压力为(wèi)200MPa ,温(wēn)度(dù)为(wèi) 2000℃热(rè)等静(jìng)压氮化矽可(kě)达(dá)理(lǐ)論密度(dù),但它(tā)工藝複雜,成(chéng)本(běn)較高(gāo)。

近年(nián)来(lái)還(huán)發(fà)展(zhǎn)了其(qí)他一(yī)些燒結和(hé)致(zhì)密化工藝,如(rú)超高(gāo)压燒結、化學(xué)气(qì)相沉積、爆炸成(chéng)形等。

氮化矽陶瓷國(guó)內(nèi)市场(chǎng)簡述

氮化鋁(lǚ)陶瓷主(zhǔ)要(yào)是(shì)作(zuò)为(wèi)高(gāo)温(wēn)結構及(jí)工程材料被(bèi)研究、開(kāi)發(fà)、應(yìng)用。氮化矽制品已經(jīng)形成(chéng)商品，投放(fàng)市场(chǎng)，主(zhǔ)要(yào)用在(zài)機(jī)械、化工、冶金(jīn)、航空、能(néng)源、建材、半導體(tǐ)等工業上(shàng)，作(zuò)某些設備及(jí)産品的(de)零(líng)部(bù)件(jiàn)。氮化鋁(lǚ)年(nián)需求量(liàng)(國(guó)內(nèi))在(zài)27万(wàn)吨(dūn)以(yǐ)上(shàng)，而(ér)國(guó)內(nèi)生(shēng)産量(liàng)僅10万(wàn)吨(dūn)左(zuǒ)右(yòu)；氮化鋁(lǚ)作(zuò)为(wèi)結構鋼(gāng)的(de)增氮劑，能(néng)提(tí)高(gāo)鋼(gāng)的(de)綜合性(xìng)能(néng)，年(nián)市场(chǎng)需求量(liàng)在(zài)6万(wàn)吨(dūn)以(yǐ)上(shàng)。在(zài)鋼(gāng)铁(tiě)生(shēng)産中(zhōng)作(zuò)为(wèi)耐火(huǒ)材料需求量(liàng)超过(guò)10万(wàn)吨(dūn)；作(zuò)为(wèi)深加工原料如(rú)氮化鋁(lǚ)軸承、發(fà)動(dòng)機(jī)外(wài)殼(ké)、刀(dāo)具等産品，年(nián)需求量(liàng)約6万(wàn)吨(dūn)。市场(chǎng)前(qián)景广闊。

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