“ความแกร่ง” ดีขึ้นแล้ว! เคล็ดลับแปดประการในการเสริมความแข็งแกร่งให้กับเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

เนื่องจากเป็นวัสดุเซรามิกโครงสร้างที่สำคัญศรี ₃ เอ็น ₄ เซรามิกมีคุณสมบัติทางกลที่ดีและทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (ได้รับความร้อนมากกว่า 1,000°C ในอากาศ และจะไม่แตกหักแม้ว่าจะเย็นลงหรือถูกทำให้ร้อนกะทันหันก็ตาม) ถือว่ามีประสิทธิภาพที่ครอบคลุมดีในปัจจุบัน และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านโลหะวิทยา การบินและอวกาศ พลังงาน เครื่องจักร อุตสาหกรรมการทหาร เลนส์ อุตสาหกรรมแก้ว และสาขาอื่น ๆ

ถูกจำกัดด้วย "ปัญหาทั่วไปของเซรามิก" - มีความเปราะบางสูง

ศรี ₃ เอ็น ₄ เป็นสารประกอบพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งซึ่งมีความแข็งแรงของพันธะอะตอมสูงและประสิทธิภาพที่ครอบคลุมดี นอกจากนี้ เนื่องจากทิศทางและความอิ่มตัวของพันธะโควาเลนต์ จึงมีระบบสลิปไม่กี่ระบบใน Si ₃ เอ็น ₄ เซรามิกที่ประกอบด้วยพันธะโควาเลนต์ และมักจะแตกก่อนที่จะเกิดการลื่นไถล ส่งผลให้ Si มีความเปราะอย่างมีนัยสำคัญ ₃ เอ็น ₄ เซรามิกส์

อย่างไรก็ตามค่าความเหนียวแตกหักต่ำของศรี ₃ เอ็น ₄ เซรามิกและความไวต่อรอยแตกร้าวภายในวัสดุกลายเป็นข้อบกพร่องร้ายแรงของ Si ₃ เอ็น ₄ เซรามิกซึ่งส่งผลกระทบร้ายแรงต่ออายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือ และจำกัดขอบเขตการใช้งานอย่างมาก

ผงวัตถุดิบส่งผลต่อความทนทานต่อการแตกหักหรือไม่?

ตั้งแต่ขั้นตอนการเตรียมการของศรี ₃ เอ็น ₄ เซรามิกส์ส่วนใหญ่ใช้ผงเป็นวัตถุดิบ โดยจะได้ตัวเซรามิกที่มีความหนาแน่นสูงหลังจากการกดและการเผาผนึก ดังนั้นลักษณะของศรี ₃ เอ็น ₄ ผงมีบทบาทสำคัญในกระบวนการเผาผนึกและประสิทธิภาพ ศรี ₃ เอ็น ₄ ผงส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองประเภท: α-Si ₃ เอ็น ₄ เฟสและ β-Si ₃ เอ็น ₄ เมื่อปริมาณเฟส β ในผง >30vol.% แรงผลักดันจะลดลงในระหว่างขั้นตอนการละลายและการตกตะกอนจากการเผาผนึก และยับยั้งกระบวนการเพิ่มความหนาแน่นของเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ และโครงสร้างจุลภาคของเซรามิกส่วนใหญ่ประกอบด้วยผลึกอีควอกซ์ที่ละเอียดกว่า ซึ่งไม่เอื้อต่อการได้รับความเหนียวแตกหักสูง

การใช้ α-Si ₃ เอ็น ₄ เนื่องจากผงเริ่มต้นเอื้อต่อการเตรียม Si ที่มีความแข็งแรงสูงและความเหนียวมากกว่า ₃ เอ็น ₄ เซรามิกเพราะว่า α-Si ₃ เอ็น ₄ เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการตกตะกอนของการละลายระหว่างการเผาผนึกเฟสของเหลว β-Si ₃ เอ็น ₄ และในระยะต่อมาเกรนหยาบ การเติบโตแบบแอนไอโซทรอปิกของ β-Si ₃ เอ็น ₄ สามารถสร้างโครงสร้างจุลภาคที่แข็งตัวได้เอง ซึ่งช่วยเพิ่มความหนาแน่นและความเหนียวของ Si ₃ เอ็น ₄ เซรามิกส์

ในแง่ของปริมาณออกซิเจน ความเหนียวจะเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณออกซิเจนของผงลดลง เนื่องจากเมื่อใช้ผงที่มีปริมาณออกซิเจนบนพื้นผิวต่ำ เฟสของเหลวจะเกิดขึ้นน้อยลงในระหว่างการเผาผนึก ส่งผลให้มีบริเวณที่เกิดนิวเคลียสน้อยลง และมีนิวเคลียสน้อยลง และรูปแบบผลึกจะเปลี่ยนจากกึ่งแกนเป็นแนวแกน β-ศรี ₃ เอ็น ₄ อยู่ในรูปแบบของแท่งยาวซึ่งมีอัตราส่วนภาพที่สูงกว่าและความเหนียวของการแตกหักที่สูงขึ้น

นอกจากนี้ศรี ₃ เอ็น ₄ ผงที่มีปริมาณคาร์บอนสูงจะยับยั้งกระบวนการทำให้หนาแน่นของซิลิคอนไนไตรด์ เนื่องจากคาร์บอนทำปฏิกิริยากับซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO) ₂ ) บนพื้นผิวของศรี ₃ เอ็น ₄ ผงเพื่อสร้าง CO และ SiO การก่อตัวของเฟสของเหลวจะถูกยับยั้งซึ่งไม่เอื้อต่อกระบวนการทำให้หนาแน่นของ Si ₃ เอ็น ₄ .

ดังนั้นปริมาณเฟส α ปริมาณออกซิเจน และปริมาณคาร์บอนใน Si ₃ เอ็น ₄ ผงวัตถุดิบเซรามิกล้วนส่งผลต่อความเหนียวแตกหักของศรี ₃ เอ็น ₄ ร่างกายเผา ปัจจัยสำคัญในการเลือก α สูงเพื่อให้ได้ค่าความเหนียวแตกหักสูง Si ₃ เอ็น ₄ เซรามิกคือเฟสทางกายภาพ ออกซิเจนต่ำ ปริมาณคาร์บอนต่ำ และพื้นที่ผิวจำเพาะที่เหมาะสมของ Si ₃ เอ็น ₄ ผง