¿Qué es la cerámica de nitruro de silicio sinterizado sin presión?
La sinterización sin presión se refiere a calcinar una pieza de cerámica con una determinada forma a alta temperatura bajo presión normal (0,1 MPa), y las reacciones físicas y químicas la hacen densa, dura, estable en volumen y solidificada con ciertos propiedades del proceso corporal. En comparación con el "prensado en caliente" y la "presurización atmosférica", la sinterización se lleva a cabo sin fuerza impulsora externa y en una determinada atmósfera (como aire, hidrógeno, argón, nitrógeno, etc.) mantenida a MPa. La fuerza impulsora de la sinterización se origina a partir del cambio de energía libre, es decir, el área superficial del polvo disminuye y la energía superficial disminuye. Durante el proceso de sinterización sin presión, la transferencia de masa puede ocurrir mediante difusión en fase sólida o evaporación y condensación. La transferencia de masa en fase de vapor requiere calentar la sustancia a una temperatura lo suficientemente alta como para formar una presión de vapor lo suficientemente alta, lo que tiene poco efecto en los materiales cerámicos en general. Para materiales cerámicos que no pueden densificarse mediante sinterización en fase sólida, se puede agregar una cantidad adecuada de coadyuvantes de sinterización para generar una fase líquida a alta temperatura y luego sinterizar mediante transferencia de masa en la fase líquida. El rendimiento del material obtenido mediante sinterización sin presión es inferior al del proceso de prensado en caliente. Sin embargo, el proceso es simple, el equipo es fácil de fabricar, el costo es bajo y es adecuado para preparar productos cerámicos de formas complejas y producción en masa.
Para reducir el costo de los materiales de nitruro de silicio, se utilizó polvo de β-Si3N4 barato y de baja pureza para preparar materiales cerámicos de nitruro de silicio mediante sinterización sin presión. Se descubrió que el polvo de β-Si3N4 tiene un buen rendimiento de sinterización. Se obtiene una estructura anidada formada por partículas columnares y pequeñas partículas esféricas. La composición estructural es relativamente uniforme y no hay crecimiento anormal de granos. La resistencia a la flexión del material obtenido es de 587 M Pa y la tenacidad alcanza 5,3 M Pa*m1/. 2, indicando que se puede utilizar en condiciones generales.
Como método de gran valor práctico, la sinterización sin presión de cerámicas de nitruro de silicio está recibiendo cada vez más atención. Puede fabricar varios productos de forma económica y en lotes, en comparación con los últimos años, no tiene rendimiento de presión. -La cerámica de nitruro de silicio sinterizado se ha mejorado enormemente, lo que hace que la cerámica de nitruro de silicio se utilice ampliamente.
El nitruro de silicio tiene una estructura de enlace de valencia fuerte y su sinterización es muy difícil. Es bastante difícil lograr ciertos requisitos de rendimiento utilizando un proceso de sinterización sin presión. Incluso a altas temperaturas, el coeficiente de difusión global del nitrógeno y el silicio en los materiales de nitruro de silicio es muy pequeño. Al mismo tiempo, el nitruro de silicio se descompondrá significativamente por encima de los 1600 °C, si no se toman algunas medidas especiales, será difícil lograrlo. nitruro de silicio. La cerámica se densifica. La clave para la sinterización de cerámicas de nitruro de silicio sin presión reside en la elección de los medios auxiliares para la sinterización. Se han investigado mucho al respecto y se han logrado grandes avances.
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