氮化硅陶瓷研究背景和意义论文

氮化硅陶瓷，是一种烧结时不收缩的无机材料陶瓷。氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。具有高强度、低密度、耐高温等性质。Si3N4 陶瓷是一种共价键化合物，基本结构单元为[ SiN4 ]四面体，硅原子位于四面体的中心，在其周围有四个氮原子，分别位于四面体的四个顶点，然后以每三个四面体共用一个原子的形式，在三维空间形成连续而又坚固的网络结构。

利用Si3N4 重量轻和刚度大的特点，可用来制造滚珠轴承、它比金属轴承具有更高的精度，产生热量少，而且能在较高的温度和腐蚀性介质中操作。用Si3N4 陶瓷制造的蒸汽喷嘴具有耐磨、耐热等特性，用于650℃锅炉几个月后无明显损坏，而其它耐热耐蚀合金钢喷嘴在同样条件下只能使用1 - 2个月。

随着Si3N4 粉末生产、成型、烧结及加工技术的改进，其性能和可靠性将不断提高，氮化硅陶瓷将获得更加广泛的应用。由于Si3N4 原料纯度的提高，Si3N4 粉末的成型技术和烧结技术的迅速发展，以及应用领域的不断扩大，Si3N4 正在作为工程结构陶瓷，在工业中占据越来越重要的地位。

在谈氮化硅陶瓷的用途之前，先介绍一下这种材料。氮化硅陶瓷虽然名称里面带有陶瓷二字，但实际上是硬度非常高的一种材料，在高温的状态下有着非常良好的抗氧化性能。且在空气中急剧加热之后再进行急剧冷却也不会碎裂。也正是因为氮化硅陶瓷拥有如此良好的特性，使得其被广泛用于制造轴承、密封环等性能要求较高的机械构件。氮化硅陶瓷作为一种优秀的工程材料，在高温下的稳定性非常好，可以加热到一千两百摄氏度而不产生性能下降，加热到一千九百摄氏度才会出现分解。且能够抗住大部分酸碱溶液的腐蚀，特别是在无机酸中，几乎不会产生任何腐蚀现象。目前，在机械领域中的密封环、高温轴承等多会用氮化硅陶瓷来制造；在冶金行业里面，坩埚和燃烧嘴也会采用氮化硅陶瓷来制造；而且在航空领域的发动机中也有氮化硅陶瓷的身影出现。