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氮化物陶瓷（nitride ceramics） 关于氮化物陶瓷 氮化物一般是以MxNy表示氮化合物。根据氮化物的物理性质和键的特点，氮化物可分为非金属氮化物和金属氮化物。氮化硼和氮化硅属非金属氮化物。金属氮化物中又可分成过镀金属氮化物和非过渡金属氮化物。过镀金属氮化物有氮化钛、氮化钼和氮化钨等。氮化铝属非过渡金属氮化物。主要有氮化硅、赛龙、氮化铝、氮化硼等氮化物陶瓷。氮与金属或非金属元素以共价键相结合的难熔化合物为主要成分的陶瓷。 　　 应用较广的陶瓷有四氮化三硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等陶瓷。其中以四氮化三硅陶瓷的抗氧化能力最佳，1400℃时开始活性氧化，抗化学腐蚀性很好。有的还具有特殊的机械、介电或导热性能。烧结较困难。先制出优质粉末原料，然后采用氮化反应烧结法和热压烧结法、热等静压烧结法等制成陶瓷制品。 　　 氮化硅陶瓷刀具 氮化硅陶瓷滚珠 当代氮化物陶瓷的制备方法（以氮化硅陶瓷为例） 氮化硅陶瓷是一种先进的工程陶瓷材料。该陶瓷于19世纪80年代发现，20世纪五十年代获得较大规模发展。中国是在七十年代初开始研究，到八十年代中期已取得一定成绩。该材料具有高的室温和高温强度、高硬度、耐磨蚀件、抗氧化性和良好的抗热冲击及机械冲击性能，被材料科学界认为是结构陶瓷领域中综合性能优良、最有希望替代镍基合金在高科技、高温领域中获得广泛应用的一种新材料。因此近二、三十年来颇受青睐和重视。 氮化硅是共价键化合物。它有两种晶型：针状的α氮化硅和颗粒状的β氮化硅。它们均属于六方晶系。氮化硅的晶体结构为Si原于和周围的4个N原子形成共价键，构成[SiN4]四面体结构单元，所有四面体共享顶角构成四维空间网络。正是由于[SiN4]四面体结构单元的存在，氮化硅具有较高的硬度。 氮化硅陶瓷制备 粉体制备： 氮化硅粉体都是人工合成的。大量研究表明，高质量粉体是得到高性能陶瓷重要保证。作为制备高性能氮化硅材料所需的粉体必须具备:窄的颗粒尺寸分布，低的金属杂质含量(Fe, Ti等)和氧含量，价格低廉适中。 硅粉直接氮化：是制备氮化硅粉体最早发展的工艺，也是国内目前应用最广泛的一种方法。该法相对比较简单，价格便宜，使用的原料是多晶硅或单晶硅。但此法生产限于间歇式，得到氮化硅粉是块状的，必须通过球磨才能得到细粉。 关于氮化物陶瓷改性技术介绍 稀土元素对氮化物陶瓷的改性 稀土元素是指元素周期表中I B 族中的斓系元素以及与其性质相近的抗(S 。) 和忆(Y ) 等共17 种元素。由于稀土元素原子具有特殊的电子层结构(4 fx sd o 一’6 5 2 ) , 同时具有电价高、原子半径大、化学性活泼, 氧化物的热稳定性、熔点和沸点都较高等特点 , 在各种材料研究中己成为一类必不可少的改性添加剂。 、稀土元素在Si 3N 4 陶瓷材料中的应用 Si 3N ; 陶瓷是一种很有前途的高温结构材料, 然而, (5 1一N )键的共价性导致S i3N 4 具有非常低的自扩散系数, 即使在高温下也是如此(N 在。一Si 3N ; 中的原子扩散系数为1.Z x z o 一‘6 e x p (一2 3 3 / R T ) m Z /尹习) , 从而难以烧结致密, 因此必须借助于添加剂,通过液相促进烧结致密化。较早使用的有效添加剂是Mg O, 它与Si 3N ; 颗粒表面固有的51 0 2 在高温下形成接近于M g si O 3 一51 0 : 共熔组分的液相, 可以促进烧结。但这种共熔组分的熔点并不太高, 加之烧结助剂冷却后成为玻璃相残留在晶界上, 成为引起该材料高温性能下降的主要原因。近年来, 以添加氧化物形态的稀土元素为烧结助剂的研究收效显著。 1.1 热压Si3N 对于热压Si 3 N ; , 稀土氧化物能与Si 3N ; 或其表面的51 0 2 反应生成低熔物, 从而降低液相形成温度。原始粉料中的a 相溶于液相, 以俘相形式析出,而月相能提高材料的强度和韧性。当Y ZO 3 加入量大 于low t % 时, 还能形成耐火相S i3N 4 ·Y ZO 3 , 改善热压Si 3N ; 的高温性能闭。但是Y ZO 3 单独作为添加剂促进致密化的效某较差, 而且稀土氧化物的种类不同, 添加效果也有所不同。徐友仁等闭曾采用L a ZO 3作添加剂, 发现含L a 正方晶体的强度比基体要高, 在高温下利用含La 玻璃相的粘性可阻止大多数裂纹的沿晶扩展。 G ot o 等川研究发现, 含Y b ZO 。的热压Si 3N ; 中日相晶粒长度比含D y ZO 3 的要长, 后者中Si 3N 4 晶粒间存在清洁的晶界, 而前者的晶界中含有玻璃相。V e n o 等闭使用斓系氧化物Zm ol % 在 1 8 0 0 0C、3 0M