氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)烧(Shao)结(Jie)工(Gong)艺(Yi)

氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)是(Shi)经(Jing)过(Guo)多(Duo)年(Nian)深(Shen)入(Ru)研(Yan)究(Jiu)而(?)发(Fa)展(Zhan)起(Qi)来(Lai)的(De)综(Zong)合(He)性(Xing)能(Neng)优(You)异(Yi)的(De)结(Jie)构(Gou)陶(Tao)瓷(Ci)。(?)它(Ta)具(Ju)有(You)高(Gao)抗(Kang)弯(Wan)强(Qiang)度(Du)、(?)高(Gao)断(Duan)裂(Lie)韧(Ren)性(Xing)、(?)良(Liang)好(Hao)的(De)蠕(Ru)变(Bian)性(Xing)、(?)高(Gao)硬(Ying)度(Du)和(He)优(You)异(Yi)的(De)耐(Nai)磨(Mo)性(Xing)。(?)这(Zhe)些(Xie)性(Xing)能(Neng)是(Shi)由(You)于(Yu)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)制(Zhi)备(Bei)过(Guo)程(Cheng)中(Zhong)科(Ke)学(Xue)而(?)严(Yan)格(Ge)的(De)制(Zhi)备(Bei)工(Gong)艺(Yi)，(?)高(Gao)长(Chang)径(Jing)比(Bi)的(De)晶(Jing)粒(Li)和(He)性(Xing)能(Neng)优(You)异(Yi)的(De)晶(Jing)间(Jian)玻(Bo)璃(Li)相(Xiang)导(Dao)致(Zhi)的(De)。(?)同(Tong)时(Shi)，(?)晶(Jing)间(Jian)玻(Bo)璃(Li)相(Xiang)在(Zai)高(Gao)温(Wen)下(Xia)软(Ruan)化(Hua)，(?)控(Kong)制(Zhi)了(Liao)陶(Tao)瓷(Ci)的(De)蠕(Ru)变(Bian)速(Su)率(Lu)。(?)优(You)异(Yi)的(De)综(Zong)合(He)性(Xing)能(Neng)使(Shi)得(De)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)有(You)着(Zhuo)广(Guang)泛(Fan)的(De)商(Shang)业(Ye)化(Hua)应(Ying)用(Yong)。(?) 

最(Zui)早(Zao)出(Chu)现(Xian)的(De)反(Fan)应(Ying)烧(Shao)结(Jie)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)（(?)RBSN）(?)充(Chong)分(Fen)利(Li)用(Yong)了(Liao)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)的(De)耐(Nai)高(Gao)温(Wen)和(He)抗(Kang)侵(Qin)蚀(Shi)性(Xing)能(Neng)，(?)主(Zhu)要(Yao)用(Yong)来(Lai)制(Zhi)备(Bei)热(Re)电(Dian)偶(Ou)保(Bao)护(Hu)管(Guan)、(?)熔(Rong)炼(Lian)金(Jin)属(Shu)的(De)坩(Gan)埚(?)和(He)火(Huo)箭(Jian)的(De)喷(Pen)嘴(Zui)等(Deng)，(?)是(Shi)作(Zuo)为(Wei)一(Yi)种(Zhong)新(Xin)型(Xing)耐(Nai)火(Huo)材(Cai)料(Liao)而(?)产(Chan)生(Sheng)的(De)。(?) 考(Kao)虑(Lu)到(Dao)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)强(Qiang)共(Gong)价(Jia)键(Jian)的(De)存(Cun)在(Zai)，(?)可(Ke)以(Yi)通(Tong)过(Guo)引(Yin)入(Ru)烧(Shao)结(Jie)助(Zhu)剂(Ji)和(He)提(Ti)高(Gao)温(Wen)度(Du)来(Lai)降(Jiang)低(Di)气(Qi)孔(Kong)率(Lu)以(Yi)实(Shi)现(Xian)强(Qiang)度(Du)的(De)提(Ti)高(Gao)，(?)由(You)此(Ci)产(Chan)生(Sheng)了(Liao)液(Ye)相(Xiang)烧(Shao)结(Jie)为(Wei)手(Shou)段(Duan)的(De)无(Wu)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)。(?)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)的(De)液(Ye)相(Xiang)烧(Shao)结(Jie)可(Ke)分(Fen)为(Wei)两(Liang)个(Ge)过(Guo)程(Cheng)：(?)颗(Ke)粒(Li)重(Zhong)排(Pai)和(He)溶(Rong)解(Jie)—(?)沉(Chen)淀(Dian)。(?)在(Zai)现(Xian)有(You)体(Ti)系(Xi)中(Zhong)，(?)重(Zhong)排(Pai)对(Dui)致(Zhi)密(Mi)化(Hua)的(De)贡(Gong)献(Xian)约(Yue)为(Wei) 10 %，(?)其(Qi)余(Yu)高(Gao)达(Da) 17 %是(Shi)溶(Rong)解(Jie)—(?)沉(Chen)淀(Dian)造(Zao)成(Cheng)的(De)。(?)无(Wu)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)利(Li)用(Yong)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)

耐(Nai)磨(Mo)、(?)耐(Nai)热(Re)和(He)耐(Nai)腐(Fu)蚀(Shi)等(Deng)性(Xing)能(Neng)，(?)大(Da)量(Liang)应(Ying)用(Yong)于(Yu)制(Zhi)备(Bei)密(Mi)封(Feng)环(Huan)、(?)冶(Ye)金(Jin)工(Gong)业(Ye)中(Zhong)的(De)辊(Gun)环(Huan)、(?)承(Cheng)载(Zai)融(Rong)熔(Rong)金(Jin)属(Shu)的(De)器(Qi)皿(Min)、(?)溜(Liu)槽(Cao)等(Deng)。(?) 

Krstic 等(Deng)以(Yi) Y2O3/Al2O3 为(Wei)烧(Shao)结(Jie)助(Zhu)剂(Ji)，(?)在(Zai)1700 ℃(?)—(?)1820 ℃(?)，(?)N2 气(Qi)氛(Fen)下(Xia)，(?)研(Yan)究(Jiu)了(Liao)无(Wu)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)的(De)相(Xiang)关(Guan)性(Xing)能(Neng)和(He)微(Wei)观(Guan)结(Jie)构(Gou)。(?)当(Dang) Y2O3/Al2O3比(Bi)为(Wei) 2.33 时(Shi)，(?)晶(Jing)粒(Li)平(Ping)均(Jun)长(Chang)径(Jing)比(Bi)高(Gao)为(Wei) 4.92，(?)断(Duan)裂(Lie)韧(Ren)性(Xing)为(Wei) 7 MPam1/2，(?)强(Qiang)度(Du)为(Wei) 800 MPa。(?)细(Xi)长(Chang)晶(Jing)粒(Li)的(De)长(Chang)径(Jing)比(Bi)是(Shi)控(Kong)制(Zhi)烧(Shao)结(Jie)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)力(Li)学(Xue)性(Xing)能(Neng)的(De)微(Wei)观(Guan)结(Jie)构(Gou)。(?) 

气(Qi)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)相(Xiang)较(Jiao)其(Qi)他(Ta)工(Gong)艺(Yi)制(Zhi)备(Bei)出(Chu)的(De)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)用(Yong)途(Tu)更(Geng)加(Jia)广(Guang)泛(Fan)一(Yi)点(Dian)。(?)除(Chu)了(Liao)已(Yi)述(Shu)的(De)热(Re)电(Dian)偶(Ou)保(Bao)护(Hu)管(Guan)、(?)熔(Rong)炼(Lian)金(Jin)属(Shu)坩(Gan)埚(?)、(?)火(Huo)箭(Jian)喷(Pen)嘴(Zui)、(?)陶(Tao)瓷(Ci)刀(Dao)具(Ju)、(?)轴(Zhou)承(Cheng)球(Qiu)、(?)密(Mi)封(Feng)环(Huan)、(?)冶(Ye)金(Jin)工(Gong)业(Ye)中(Zhong)的(De)辊(Gun)环(Huan)和(He)承(Cheng)载(Zai)融(Rong)熔(Rong)金(Jin)属(Shu)器(Qi)皿(Min)等(Deng)，(?)其(Qi)在(Zai)陶(Tao)瓷(Ci)涡(Wo)轮(Lun)发(Fa)动(Dong)机(Ji)部(Bu)件(Jian)中(Zhong)的(De)应(Ying)用(Yong)比(Bi)较(Jiao)广(Guang)泛(Fan)。(?)例(Li)如(Ru)：(?)发(Fa)动(Dong)机(Ji)中(Zhong)的(De)涡(Wo)流(Liu)室(Shi)锒(?)块(Kuai)、(?)挺(Ting)柱(Zhu)、(?)摇(Yao)臂(Bi)锒(?)块(Kuai)、(?)电(Dian)热(Re)塞(Sai)、(?)涡(Wo)轮(Lun)增(Zeng)压(Ya)器(Qi)转(Zhuan)子(Zi)及(Ji)气(Qi)门(Men)等(Deng),燃(Ran)气(Qi)轮(Lun)机(Ji)中(Zhong)的(De)高(Gao)温(Wen)高(Gao)应(Ying)力(Li)部(Bu)件(Jian)。(?)例(Li)如(Ru)：(?)定(Ding)叶(Ye)片(Pian)、(?)动(Dong)叶(Ye)片(Pian)、(?)蜗(Wo)壳(Ke)等(Deng)，(?)如(Ru)图(Tu) 2 所(Suo)示(Shi)。(?)

Tani 等(Deng)利(Li)用(Yong) GPS 方(Fang)法(Fa)制(Zhi)备(Bei) Y-Al 系(Xi)自(Zi)增(Zeng)韧(Ren)Si3N4，(?)其(Qi)抗(Kang)弯(Wan)强(Qiang)度(Du)为(Wei) 550 MPa—(?)900 MPa，(?)断(Duan)裂(Lie)韧(Ren)性(Xing)为(Wei) 8 MPa·(?)m1/2—(?)11MPa·(?)m1/2。(?)Huang 等(Deng)在(Zai) 1 MPa 氮(Dan)气(Qi)压(Ya)力(Li)下(Xia)，(?)研(Yan)究(Jiu)了(Liao)不(Bu)同(Tong)摩(Mo)尔(?)比(Bi)例(Li)的(De) Si3N4- AlN-Y2O3 体(Ti)系(Xi)液(Ye)相(Xiang)形(Xing)成(Cheng)温(Wen)度(Du)，(?)为(Wei)后(Hou)续(Xu)气(Qi)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)制(Zhi)备(Bei)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)过(Guo)程(Cheng)中(Zhong)温(Wen)度(Du)调(Diao)控(Kong)提(Ti)供(Gong)了(Liao)重(Zhong)要(Yao)的(De)温(Wen)度(Du)理(Li)论(Lun)基(Ji)础(Chu)。(?)Kolitsch 等(Deng)人(Ren)对(Dui) Y2O3-Al2O3-SiO2 系(Xi)统(Tong) 的(De) 相(Xiang) 转(Zhuan) 变(Bian) 关(Guan) 系(Xi) 和(He) 物(Wu) 相(Xiang) 组(Zu) 成(Cheng) 进(Jin) 行(Xing) 了(Liao) 研(Yan) 究(Jiu) ，(?) 为(Wei)Y2O3-Al2O3-SiO2 系(Xi)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)烧(Shao)结(Jie)过(Guo)程(Cheng)中(Zhong)相(Xiang)平(Ping)衡(Heng)温(Wen)度(Du)建(Jian)立(Li)了(Liao)可(Ke)靠(Kao)的(De)数(Shu)据(Ju)。(?)李(Li)文(Wen)兰(Lan)等(Deng)人(Ren)以(Yi) YAG 为(Wei)添(Tian)加(Jia)剂(Ji)研(Yan)究(Jiu)了(Liao)不(Bu)同(Tong)氮(Dan)气(Qi)压(Ya)力(Li)对(Dui)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)制(Zhi)品(Pin)的(De)密(Mi)度(Du)、(?)强(Qiang)度(Du)等(Deng)的(De)影(Ying)响(Xiang)，(?)发(Fa)现(Xian)在(Zai) 1900 ℃(?)保(Bao)温(Wen) 3 h，(?)氮(Dan)气(Qi)压(Ya)力(Li)为(Wei) 3 MPa 时(Shi)，(?)制(Zhi)得(De)样(Yang)品(Pin)致(Zhi)密(Mi)度(Du)最(Zui)大(Da)。(?) 

以(Yi)少(Shao)量(Liang)烧(Shao)结(Jie)助(Zhu)剂(Ji)的(De)热(Re)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)工(Gong)艺(Yi)是(Shi)为(Wei)了(Liao)促(Cu)进(Jin)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)进(Jin)一(Yi)步(Bu)致(Zhi)密(Mi)化(Hua)。(?)热(Re)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)法(Fa)制(Zhi)备(Bei)出(Chu)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)具(Ju)有(You)较(Jiao)高(Gao)的(De)硬(Ying)度(Du)、(?)强(Qiang)度(Du)和(He)韧(Ren)性(Xing)，(?)常(Chang)用(Yong)来(Lai)生(Sheng)产(Chan)陶(Tao)瓷(Ci)刀(Dao)具(Ju)。(?)陶(Tao)瓷(Ci)刀(Dao)具(Ju)材(Cai)料(Liao)是(Shi)很(Hen)有(You)前(Qian)景(Jing)的(De)高(Gao)速(Su)切(Qie)削(Xiao)刀(Dao)具(Ju)材(Cai)料(Liao)，(?)在(Zai)生(Sheng)产(Chan)中(Zhong)有(You)广(Guang)泛(Fan)的(De)应(Ying)用(Yong)。(?)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)具(Ju)有(You)非(Fei)常(Chang)高(Gao)的(De)耐(Nai)磨(Mo)性(Xing)，(?)它(Ta)比(Bi)硬(Ying)质(Zhi)合(He)金(Jin)具(Ju)有(You)好(Hao)的(De)化(Hua)学(Xue)稳(Wen)定(Ding)性(Xing)，(?)可(Ke)在(Zai)高(Gao)速(Su)条(Tiao)件(Jian)下(Xia)长(Chang)时(Shi)间(Jian)切(Qie)削(Xiao)加(Jia)工(Gong)。(?) 

Pyzik 等(Deng)利(Li)用(Yong)热(Re)压(Ya)的(De)方(Fang)法(Fa)制(Zhi)备(Bei) Y-Mg-Ca 系(Xi)自(Zi)韧(Ren) Si3N4，(?)其(Qi)室(Shi)温(Wen)抗(Kang)弯(Wan)强(Qiang)度(Du)高(Gao)约(Yue)为(Wei) 925MPa，(?)断(Duan)裂(Lie)韧(Ren)性(Xing)为(Wei) 9 MPa·(?)m1/2—(?)14 MPa·(?)m1/2。(?)在(Zai) 1000 ℃(?)下(Xia)抗(Kang)折(Zhe)强(Qiang)度(Du)低(Di)在(Zai) 550MPa 以(Yi)上(Shang)，(?)断(Duan)裂(Lie)韧(Ren)性(Xing)为(Wei) 7 MPa·(?)m1/2—(?) 12 MPa·(?)m1/2。(?)当(Dang)温(Wen)度(Du)为(Wei) 1300 ℃(?)时(Shi)，(?)抗(Kang)折(Zhe)强(Qiang)度(Du)最(Zui)

低(Di)为(Wei) 300 MPa，(?)一(Yi)些(Xie)较(Jiao)优(You)异(Yi)样(Yang)品(Pin)达(Da)到(Dao) 400 MPa—(?) 500 MPa。(?)罗(Luo)学(Xue)涛(Tao)[49]利(Li)用(Yong)气(Qi)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)法(Fa)制(Zhi)备(Bei) β(?)-Si3N4晶(Jing)种(Zhong)，(?)加(Jia)上(Shang)热(Re)压(Ya)方(Fang)法(Fa)制(Zhi)备(Bei) Y-Al 系(Xi) Si3N4 陶(Tao)瓷(Ci)，(?)样(Yang)品(Pin)抗(Kang)弯(Wan)强(Qiang)度(Du)高(Gao)达(Da) 887 MPa—(?)1004 MPa，(?)断(Duan)裂(Lie)韧(Ren)性(Xing)为(Wei) 8.43 MPa·(?)m1/2—(?) 11.2 MPa·(?)m1/2。(?)少(Shao)量(Liang)晶(Jing)种(Zhong)的(De)引(Yin)入(Ru)有(You)助(Zhu)于(Yu)强(Qiang)度(Du)和(He)韧(Ren)性(Xing)的(De)提(Ti)高(Gao)，(?)但(Dan)加(Jia)入(Ru)量(Liang)过(Guo)多(Duo)会(Hui)造(Zao)成(Cheng)力(Li)学(Xue)性(Xing)能(Neng)下(Xia)降(Jiang)。(?) 

虽(Sui)然(Ran)热(Re)等(Deng)静(Jing)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)在(Zai)气(Qi)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)法(Fa)之(Zhi)前(Qian)已(Yi)经(Jing)发(Fa)明(Ming)并(Bing)投(Tou)入(Ru)运(Yun)用(Yong)。(?)但(Dan)是(Shi)，(?)由(You)于(Yu)设(She)备(Bei)昂(Ang)贵(Gui)，(?)生(Sheng)产(Chan)工(Gong)艺(Yi)复(Fu)杂(Za)和(He)技(Ji)术(Shu)要(Yao)求(Qiu)极(Ji)高(Gao)。(?)目(Mu)前(Qian)主(Zhu)要(Yao)用(Yong)于(Yu)制(Zhi)备(Bei)高(Gao)档(Dang)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)轴(Zhou)承(Cheng)球(Qiu)等(Deng)产(Chan)品(Pin)，(?)尚(Shang)没(Mei)有(You)无(Wu)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)和(He)气(Qi)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)等(Deng)工(Gong)艺(Yi)应(Ying)用(Yong)广(Guang)泛(Fan)。(?)由(You)于(Yu)热(Re)等(Deng)静(Jing)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)致(Zhi)密(Mi)程(Cheng)度(Du)很(Hen)高(Gao)，(?)耐(Nai)磨(Mo)损(Sun)和(He)抗(Kang)压(Ya)性(Xing)能(Neng)极(Ji)其(Qi)优(You)异(Yi)，(?)在(Zai)一(Yi)些(Xie)对(Dui)产(Chan)品(Pin)性(Xing)能(Neng)要(Yao)求(Qiu)较(Jiao)高(Gao)的(De)领(Ling)域(Yu)，(?)热(Re)等(Deng)静(Jing)压(Ya)烧(Shao)结(Jie)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)仍(Reng)然(Ran)具(Ju)有(You)大(Da)量(Liang)的(De)应(Ying)用(Yong)前(Qian)景(Jing)。(?)一(Yi)种(Zhong)应(Ying)用(Yong)在(Zai)红(Hong)外(Wai)探(Tan)测(Ce)器(Qi)上(Shang)的(De)微(Wei)型(Xing)轴(Zhou)承(Cheng)就(Jiu)是(Shi)运(Yun)用(Yong)该(Gai)烧(Shao)结(Jie)方(Fang)法(Fa)制(Zhi)备(Bei)的(De)，(?)如(Ru)图(Tu) 3 所(Suo)示(Shi)。(?) 

至(Zhi)于(Yu)微(Wei)波(Bo)烧(Shao)结(Jie)和(He)放(Fang)电(Dian)等(Deng)离(Li)子(Zi)体(Ti)烧(Shao)结(Jie)制(Zhi)备(Bei)氮(Dan)化(Hua)硅(Gui)陶(Tao)瓷(Ci)等(Deng)方(Fang)法(Fa)，(?)则(Ze)是(Shi)最(Zui)近(Jin)几(Ji)年(Nian)发(Fa)展(Zhan)起(Qi)来(Lai)的(De)。(?)目(Mu)前(Qian)处(Chu)于(Yu)实(Shi)验(Yan)室(Shi)研(Yan)究(Jiu)阶(Jie)段(Duan)，(?)尚(Shang)无(Wu)大(Da)规(Gui)模(Mo)的(De)商(Shang)业(Ye)化(Hua)应(Ying)用(Yong)