氮化硅陶瓷五大應(yīng)用
一、在冶金工業(yè)中的應(yīng)用
1、燒結(jié)氮化硅，其線(xiàn)膨脹系數(shù)低，因此它具有良好的抗熱震性能，僅次于石英和微晶玻璃；
2、氮化硅的摩擦系數(shù)小并且具有自潤(rùn)滑性，它具有優(yōu)良的耐磨性，是出色的耐磨材料；
3、氮化硅具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，它的高溫蠕變性小；
4、具有優(yōu)良的電絕緣性；
5、具有優(yōu)良的化學(xué)性能，能耐除氫氟酸以外的所有無(wú)機(jī)酸和某些堿的腐蝕。
二、在化工工業(yè)中的應(yīng)用
1、在煉鋁、銅、鋅等行業(yè)中的應(yīng)用
在鑄鋁連軋生產(chǎn)線(xiàn)和煉鋁、熔鋁作業(yè)中，氮化硅陶瓷可作為測(cè)溫?zé)犭娕继坠�，還可以作煉鋁熔煉爐爐襯、盛鋁液的“包子”內(nèi)襯、坩堝等，甚至輸送鋁液的泵、管道、閥門(mén)、鑄鋁的模具，全都可用氮化硅做成。
2、在煉鋼及軋鋼行業(yè)的應(yīng)用
氮化硅作為耐火材料在煉鋼行業(yè)中最重要的作用是作為水平連鑄的分離環(huán)。在水平連鑄中，分離環(huán)把鋼液流分成熔融鋼液區(qū)和鋼液開(kāi)始凝固區(qū)，起著分離鋼的液固界面的作用，對(duì)保持穩(wěn)定的鋼液凝固起點(diǎn)和鑄坯質(zhì)量起著極大的作用。
3、在煉鐵行業(yè)中的應(yīng)用
近年來(lái)，高爐用氮化硅及塞隆結(jié)合碳化硅制品有很快的發(fā)展。國(guó)內(nèi)已有約61%的高爐采用它，特別是爐缸直徑為12-15m的大型高爐。實(shí)驗(yàn)表明，氮化硅抗渣蝕性和抗氧化性良好。
4、在金屬熱處理行業(yè)的應(yīng)用
用氮化硅陶瓷做成心軸套住要處理的齒輪，在感應(yīng)爐內(nèi)于45s從室溫加熱至900℃，然后帶齒輪清油淬火，周而復(fù)始，每周操作5000次，連續(xù)使用一年多，到哪華貴陶瓷心軸僅有輕微的磨損。氮化硅陶瓷在真空熱處理中作為工件的夾具和發(fā)熱體的鉤等都是很合適的，因?yàn)樗哂心透邷睾透邷叵鲁叽绶�(wěn)定的特點(diǎn)。
5、用于多孔陶瓷的制備
多孔氮化硅陶瓷兼具氮化硅陶瓷與多孔材料的性質(zhì)，既具有氮化硅陶瓷的強(qiáng)度高、韌性好、抗蠕變性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、抗雨蝕、抗熱沖擊性能優(yōu)良的特點(diǎn)，也具有多孔材料密度小，介電常數(shù)和介電損耗小的特性。因此，多孔氮化硅可以應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域，作為在惡劣環(huán)境下使用的天線(xiàn)罩材料。用氮化硅陶瓷制造的雷達(dá)天線(xiàn)罩可以在6-7Ma的高速飛行器使用，其強(qiáng)度高、抗熱震性和抗雨蝕性好。
三、在機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用
1、用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排
汽車(chē)的陶瓷材料是采用高純超細(xì)的氧化物、氮化物、硼化物等原料，經(jīng)過(guò)預(yù)處理、破碎、磨粉、混合、成形、干燥、燒結(jié)等特殊工藝而得到的結(jié)構(gòu)精細(xì)的無(wú)機(jī)非金屬材料。它具有高強(qiáng)度、高耐熱性、抗蝕性、高硬度、高耐磨性、密度小、變形小，抗熱沖擊等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是抗拉強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度可與金屬相比。用氮化硅陶瓷材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)，由于溫度提高，可使燃料充分燃燒，排出的廢氣中污染成分大幅度的降低，不僅降低能耗，并且減少了環(huán)境污染。
四、在航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用
專(zhuān)家指出，航空發(fā)動(dòng)機(jī)平均使用時(shí)間超過(guò)上千個(gè)小時(shí)后，存在發(fā)動(dòng)機(jī)抗高溫的問(wèn)題，必須由隔熱陶瓷解決。同時(shí)，要減少油耗，就必須減輕飛機(jī)重量，陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)有助于實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。
五、在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用
在醫(yī)學(xué)工程上可以制成人工關(guān)節(jié)。
一、在冶金工業(yè)中的應(yīng)用
1、燒結(jié)氮化硅，其線(xiàn)膨脹系數(shù)低，因此它具有良好的抗熱震性能，僅次于石英和微晶玻璃；
2、氮化硅的摩擦系數(shù)小并且具有自潤(rùn)滑性，它具有優(yōu)良的耐磨性，是出色的耐磨材料；
3、氮化硅具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，它的高溫蠕變性小；
4、具有優(yōu)良的電絕緣性；
5、具有優(yōu)良的化學(xué)性能，能耐除氫氟酸以外的所有無(wú)機(jī)酸和某些堿的腐蝕。
二、在化工工業(yè)中的應(yīng)用
1、在煉鋁、銅、鋅等行業(yè)中的應(yīng)用
在鑄鋁連軋生產(chǎn)線(xiàn)和煉鋁、熔鋁作業(yè)中，氮化硅陶瓷可作為測(cè)溫?zé)犭娕继坠�，還可以作煉鋁熔煉爐爐襯、盛鋁液的“包子”內(nèi)襯、坩堝等，甚至輸送鋁液的泵、管道、閥門(mén)、鑄鋁的模具，全都可用氮化硅做成。
2、在煉鋼及軋鋼行業(yè)的應(yīng)用
氮化硅作為耐火材料在煉鋼行業(yè)中最重要的作用是作為水平連鑄的分離環(huán)。在水平連鑄中，分離環(huán)把鋼液流分成熔融鋼液區(qū)和鋼液開(kāi)始凝固區(qū)，起著分離鋼的液固界面的作用，對(duì)保持穩(wěn)定的鋼液凝固起點(diǎn)和鑄坯質(zhì)量起著極大的作用。
3、在煉鐵行業(yè)中的應(yīng)用
近年來(lái)，高爐用氮化硅及塞隆結(jié)合碳化硅制品有很快的發(fā)展。國(guó)內(nèi)已有約61%的高爐采用它，特別是爐缸直徑為12-15m的大型高爐。實(shí)驗(yàn)表明，氮化硅抗渣蝕性和抗氧化性良好。
4、在金屬熱處理行業(yè)的應(yīng)用
用氮化硅陶瓷做成心軸套住要處理的齒輪，在感應(yīng)爐內(nèi)于45s從室溫加熱至900℃，然后帶齒輪清油淬火，周而復(fù)始，每周操作5000次，連續(xù)使用一年多，到哪華貴陶瓷心軸僅有輕微的磨損。氮化硅陶瓷在真空熱處理中作為工件的夾具和發(fā)熱體的鉤等都是很合適的，因?yàn)樗哂心透邷睾透邷叵鲁叽绶�(wěn)定的特點(diǎn)。
5、用于多孔陶瓷的制備
多孔氮化硅陶瓷兼具氮化硅陶瓷與多孔材料的性質(zhì)，既具有氮化硅陶瓷的強(qiáng)度高、韌性好、抗蠕變性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、抗雨蝕、抗熱沖擊性能優(yōu)良的特點(diǎn)，也具有多孔材料密度小，介電常數(shù)和介電損耗小的特性。因此，多孔氮化硅可以應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域，作為在惡劣環(huán)境下使用的天線(xiàn)罩材料。用氮化硅陶瓷制造的雷達(dá)天線(xiàn)罩可以在6-7Ma的高速飛行器使用，其強(qiáng)度高、抗熱震性和抗雨蝕性好。
三、在機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用
1、用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排
汽車(chē)的陶瓷材料是采用高純超細(xì)的氧化物、氮化物、硼化物等原料，經(jīng)過(guò)預(yù)處理、破碎、磨粉、混合、成形、干燥、燒結(jié)等特殊工藝而得到的結(jié)構(gòu)精細(xì)的無(wú)機(jī)非金屬材料。它具有高強(qiáng)度、高耐熱性、抗蝕性、高硬度、高耐磨性、密度小、變形小，抗熱沖擊等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是抗拉強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度可與金屬相比。用氮化硅陶瓷材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)，由于溫度提高，可使燃料充分燃燒，排出的廢氣中污染成分大幅度的降低，不僅降低能耗，并且減少了環(huán)境污染。
四、在航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用
專(zhuān)家指出，航空發(fā)動(dòng)機(jī)平均使用時(shí)間超過(guò)上千個(gè)小時(shí)后，存在發(fā)動(dòng)機(jī)抗高溫的問(wèn)題，必須由隔熱陶瓷解決。同時(shí)，要減少油耗，就必須減輕飛機(jī)重量，陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)有助于實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。
五、在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用
在醫(yī)學(xué)工程上可以制成人工關(guān)節(jié)。
1.機(jī)械工業(yè)
在機(jī)械工業(yè)中，氮化硅陶瓷可用作渦輪葉片，機(jī)械密封環(huán)，高溫軸承，高速切削工具，永久模具等。這些設(shè)備的可靠性和使用壽命會(huì)因金屬腐蝕而受到很大影響。但是，氮化硅陶瓷材料具有優(yōu)異的耐磨性，耐腐蝕性和高溫抗熱震性，可代替金屬材料用于機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域。
2.冶金領(lǐng)域
氮化硅陶瓷材料具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的機(jī)械性能，可用作冶金工業(yè)中的坩堝，燃燒工作表，熱塑性鋁電池的內(nèi)襯和其他熱力設(shè)備的組成部分；氮化硅陶瓷具有良好的抗氧化性，氧化溫度氮化硅材料可用于快速冷卻和快速加熱的環(huán)境，因此在冶金工業(yè)中也有非常廣泛的應(yīng)用。
3.超細(xì)研磨
氮化硅陶瓷是一種共價(jià)化合物，其鍵合主要取決于原子之間的共價(jià)鍵，所制備的材料本身具有很高的硬度和耐磨性，氮化硅的硬度很高，僅次于金剛石，立方氮化硼和一些超硬材料在超細(xì)粉和食品加工行業(yè)中，氮化硅陶瓷研磨球的性能要高于傳統(tǒng)研磨球，其硬度和耐磨性均優(yōu)越。
4.陶瓷基板
隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，集成電路的集成度越來(lái)越高，線(xiàn)路的密度也越來(lái)越大，如果電子封裝基板無(wú)法及時(shí)冷卻，則會(huì)積聚大量的熱量。單晶氮化硅的理論導(dǎo)熱率可以達(dá)到更高，氮化硅陶瓷是綜合性能最好的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，在集成電路上最終導(dǎo)致其失效和損壞，因此基板的導(dǎo)熱性非常重要功率大于400W·m-1，它有可能成為高導(dǎo)熱率的襯底，此外，其優(yōu)異的機(jī)械性能和良好的導(dǎo)熱率使氮化硅陶瓷有望彌補(bǔ)現(xiàn)有襯底材料的缺點(diǎn).
氮化硅陶瓷是一種共價(jià)化合物，其鍵合主要取決于原子之間的共價(jià)鍵，所制備的材料本身具有很高的硬度和耐磨性，氮化硅的硬度很高，僅次于金剛石，立方氮化硼和一些超硬材料在超細(xì)粉和食品加工行業(yè)中，氮化硅陶瓷研磨球的性能要高于傳統(tǒng)研磨球，其硬度和耐磨性均優(yōu)越。
