Thành phần và cấu trúc
Các thành phần chính:
Silicon nitride (si₃n₄): tồn tại trong hai pha tinh thể (-si₃n₄ và -si₃n₄), cung cấp độ cứng cao (∼151818 GPa) và điện trở sốc nhiệt.
Sắt (Fe): Cung cấp độ dẻo dai, phản ứng từ tính và hỗ trợ thiêu kết.
Thành phần điển hình: Thay đổi dựa trên ứng dụng nhưng thường dao động từ 10 FP40% Fe phân tán trong ma trận Si₃n₄.
Thuộc tính chính
Cơ học: Độ bền gãy cao (6 Ném8 MPa · M¹/²) và cường độ nén.
Nhiệt: Giữ lại sự ổn định lên đến 1.200 độ (trong môi trường không oxy hóa).
Điện/từ tính: Độ dẫn điện có thể điều chỉnh và Ferromagnetism do hàm lượng Fe.
HÓA CHẤT: Khả năng chống oxy hóa, kim loại nóng chảy (ví dụ, nhôm) và khí ăn mòn.
Phương pháp sản xuất
Giảm nhiệt nhiệt: SiO₂ + C + Fe₂O₃ → Si₃n₄-FE trong khí quyển nitơ (1.400 thép1,600 độ).
Hợp kim cơ học: Phen bóng năng lượng cao của bột Si₃n₄ và Fe.
Nitridation tại chỗ: Phản ứng của bột silicon với nitơ với sự hiện diện của các chất xúc tác sắt.
Ứng dụng
Vật liệu chịu lửa: Lớp lót cho thang và lò cao (chống xói mòn kim loại nóng chảy).
Chất mài mòn/dụng cụ cắt: Bánh xe và lớp phủ gia cố.
Sản xuất phụ gia: Nguyên liệu cho các bộ phận in 3D cường độ cao.
Vật liệu tổng hợp từ tính: Vật liệu từ tính mềm cho cảm biến hoặc cuộn cảm.
Làm việc bằng thép: Phụ gia nitơ để cải thiện độ cứng của thép (thông qua nitriding).
Ưu điểm so với các lựa chọn thay thế
Vượt trội so với Si₃n₄ tinh khiết trong độ dẻo dai và thiêu kết.
Hiệu quả chi phí hơn so với gốm gia hạn đất hiếm.
Nội dung FE tùy chỉnh cho các thuộc tính từ tính/cơ học được thiết kế riêng.
sự thách thức và triển vọng tương lai
Quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao: FE có thể oxy hóa trên 600 độ trong không khí.
Độ phức tạp xử lý: Yêu cầu khí quyển được kiểm soát để ngăn chặn sự phân hủy Si₃n₄.
Triển vọng trong tương lai
Nghiên cứu tập trung vào:
Nanocomposites: Si₃n₄-Fe với sự phân tán có kích thước nano cho các tính chất nâng cao.
Sản xuất phụ gia: Tối ưu hóa bột cho thiêu kết laser chọn lọc (SLS).
Sản xuất bền vững: Giảm sử dụng năng lượng trong tổng hợp carbothermal.
Chú phổ biến: Giới thiệu về bột nitride silicon, Trung Quốc Giới thiệu về các nhà sản xuất bột nitride silicon, nhà cung cấp, nhà máy