Alpha Si3N4 Siliziumnitrid

 

Siliziumnitrid ist eine anorganische Substanz mit der chemischen Formel Si3N4. Es ist ein wichtiges strukturelles Keramikmaterial mit hoher Härte, Eigenschmierung, Verschleißfestigkeit und Atomkristallen; beständig gegen Oxidation bei hohen Temperaturen. Darüber hinaus hält es den Einwirkungen von Kälte und Hitze stand. Es geht nicht kaputt, wenn es an der Luft auf mehr als 1000 Grad Celsius erhitzt, schnell abgekühlt und dann schnell erhitzt wird.

 

 

 

	-Si3N4
Kristallstruktur	die hexagonale Si3N4-Phase;
Dichte	geringere Dichte im Vergleich zu -Si3N4;
Temperaturstabilität	stabil bei niedrigeren Temperaturen, typischerweise bis etwa 1300 Grad;
Eigenschaften	gute Oxidationsbeständigkeit bei moderaten Temperaturen und eignet sich für Anwendungen, bei denen keine Hochtemperaturstabilität erforderlich ist;

 

Verfahren zur Herstellung von Siliziumnitrid

Je nach Herstellungsverfahren können Siliziumnitridprodukte in Reaktionssinterprodukte, Heißpressprodukte, atmosphärische Sinterprodukte, isostatische Druckprodukte und reaktive Umschmelzprodukte unterteilt werden. Unter diesen ist das Reaktionssintern ein gängiges Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Siliziumnitridprodukten.

 

Das Reaktionssinterverfahren zur Herstellung von Siliziumnitridprodukten besteht darin, dass fein gemahlenes Siliziumpulver (mit einer Partikelgröße im Allgemeinen weniger als 80 μm) durch maschinelles oder isostatisches Pressen geformt wird. Nachdem der Grünkörper getrocknet ist, wird er in Stickstoff auf 1350 - 1400 Grad erhitzt. Beim Sintern erfolgt gleichzeitig die Nitrierung. Bei dieser Produktionsmethode haben die Bedingungen der Rohstoffe, der Brennprozess und die atmosphärischen Bedingungen großen Einfluss auf die Leistung des Produkts.

 

Siliziumpulver enthält viele Verunreinigungen wie Fe, Ca, Al, Ti usw. Fe gilt als Katalysator im Reaktionsprozess. Es kann die Diffusion von Silizium fördern, gleichzeitig aber auch Defekte wie Poren verursachen. Die Hauptfunktion von Fe als Additiv: Es kann als Katalysator im Reaktionsprozess verwendet werden, um die Bildung eines SiO2-Oxidfilms auf der Oberfläche des Produkts zu fördern; Um ein geschmolzenes Eisensilikatsystem zu bilden, löst sich Stickstoff in flüssigem FeSi2 und fördert die Bildung von -Si3N4. Sind die Eisenpartikel jedoch zu groß oder der Gehalt zu hoch, führt dies auch zu Defekten wie Poren im Produkt, die die Leistung beeinträchtigen. Im Allgemeinen werden 0 bis 5 % Eisen zugesetzt. Verunreinigungen wie Al, Ca und Ti können mit Silizium leicht ein Eutektikum bilden. Eine ausreichende Zugabe kann das Sintern fördern und die Leistung der Produkte verbessern.

 

Je feiner die Partikelgröße des Siliziumpulvers und je größer die spezifische Oberfläche, desto niedriger kann die Sintertemperatur sein. Im Vergleich zu Siliziumstaub mit größerer Partikelgröße ist der Gehalt an -Si3N4 im Produkt bei feinerem Siliziumpulver höher. Durch die Reduzierung der Partikelgröße des Siliziumpulvers kann die mikroskopische Porengröße des Produkts verringert werden. Das richtige Partikelgrößenverhältnis kann die Dichte des Produkts erhöhen.

Die Temperatur hat großen Einfluss auf die Nitriergeschwindigkeit. Die Nitrierreaktion beginnt bei 970-1000 Grad und die Reaktionsgeschwindigkeit steigt auf etwa 1250 Grad. Wenn in der Hochtemperaturphase die Temperatur schnell den Schmelzpunkt von Silizium (1420 Grad) überschreitet, kommt es aufgrund einer exothermen Reaktion leicht zu einem Siliziumfluss, der dazu führt, dass das Siliziumpulver schmilzt und zusammenbricht.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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