Ursprunget och utvecklingen av kiselnitridkeramik
Silikonnitrid (Si3N4)är en kovalent förening bestående av kisel och kväve, upptäckt 1857. I dess tidiga dagar var vissa forskare, särskilt i Tyskland, inte helt övertygade om dess kemiska sammansättning. Men omfattande forskning bekräftade senare riktigheten av denna kemiska formel, som är allmänt citerad till denna dag. Ändå, i mer än ett sekel efter dess upptäckt, såg kiselnitridmaterial inte utbredda tillämpningar.
Den keramiska formen av kiselnitridutvecklades först i Storbritannien. Detta keramiska material tillverkades först 1955 och användes främst för termoelementrör, smältdeglar och raketmunstycken. Denna typ av material framställs genom att metallkiselpulver pressas till form och sedan nitreras genom att värma upp och utsätta det för kvävgas, senare kallad reaktionsbunden kiselnitrid. På grund av närvaron av cirka 25 % porositet i reaktionsbunden kiselnitrid, saknade den den höga densitet som krävs för att uppvisa de överlägsna hållfasthets- och hårdhetsegenskaperna hos kiselnitridmaterial.
År 1960 publicerade Parr, Martin, May och andra en omfattande översyn av egenskaperna och strukturen hos reaktionsbunden kiselnitrid, som beskriver de tekniker de utvecklade. Dessa tekniker gav betydande tekniskt stöd för den efterföljande utvecklingen av kiselnitridkeramik.
På 1970-talet inledde USA ett storskaligt utvecklingsprogram för kiselnitridmaterial. Det amerikanska försvarsdepartementet inledde ett femårigt utvecklingsprojekt i samarbete med Ford Motor Company och Westinghouse Electric Corporation 1971. Projektet syftade till att undersöka möjligheten att använda kiselnitrid som ersättning för traditionella motormaterial och att utveckla keramiska gasturbinmotorer . Tidigt i projektet insåg man att konventionell trycksintring var begränsad till att producera enkla former av kiselnitrid, medan gasturbinmotorkomponenter var komplexa. Därför skulle tillämpningen av keramiska material i motorer endast vara möjlig om tillverkningsprocessen för kiselnitridkeramik förbättrades.
1976 upptäckte Terwilliger och Lange av misstag att kiselnitridpulver kunde sintras utan att applicera mekaniskt tryck. De genomförde varmpressexperiment på syredopat magnesium- och kiselnitridpulver vid temperaturer över det normala. Även utan konventionellt tryck uppvisade kiselnitridpulvercylindrarna fortfarande betydande krympning. Man drog slutsatsen att i det begränsade utrymmet i grafitformen hämmades avdunstningsförlusten av kiselnitrid, vilket medgav total förtätning. Denna upptäckt markerade ett viktigt steg i utvecklingen av högdensitets kiselnitridkeramik och ledde till utvecklingen av trycklös sintrad kiselnitrid.
Under högtemperatursintring är nedbrytningen av kiselnitrid betydande och kan inte effektivt undertryckas genom enkel pulverpackning. Därför utvecklades trycksintring av kiselnitrid. 1976 rapporterade japanska Mitomo forskning om Si3N4 keramisk sintring under 10 atm kvävetryck vid temperaturer från 1450°C till 1900°C. Detta var den tidigaste metoden för trycksintring av kiselnitridkeramik.
De olika sintringsteknikerna som nämns ovan är de framgångsrika resultaten av generationer av keramiska forskares obevekliga ansträngningar att ta itu med olika tekniska tillämpningar av kiselnitridkeramik. Nyligen har framväxande teknologier som gnistplasmasintring och mikrovågssintring öppnat nya vägar för tillämpning av kiselnitrid.
När det gäller applikationer, oavsett om det är i raketer som flyger upp i rymden eller bilar som tävlar på motorvägar, eller i oförstörbara skärverktyg och robusta konstgjorda ben,kiselnitridkeramikhar blivit ett oumbärligt nyckelmaterial inom industriell teknik, särskilt inom avancerade teknikområden. Det representerar en av de viktigaste riktningarna i utvecklingen av modern materialvetenskap.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. är en ansedd och pålitlig leverantör specialiserad på tillverkning och försäljning av tekniska keramiska delar. Vi tillhandahåller skräddarsydd produktion och högprecisionsbearbetning för en bred serie av högpresterande keramiska material inklusive aluminiumoxid keramik, zirkonium keramik, kiselnitrid, kiselkarbid, bornitrid, aluminiumnitrid och bearbetbar glaskeramik. För närvarande kan våra keramiska delar hittas i många industrier som mekanisk, kemisk, medicinsk, halvledare, fordon, elektronik, metallurgi etc. Vårt uppdrag är att tillhandahålla keramiska delar av bästa kvalitet för globala användare och det är ett stort nöje att se vår keramik delar fungerar effektivt i kundernas specifika applikationer. Vi kan samarbeta om både prototyp och massproduktion, välkommen att kontakta oss om du har önskemål.
