氣壓燒結(jié)法(GPS)獲得很大的進展

氣壓燒結(jié)法（ GPS)

近幾年來,人們對氣壓燒結(jié)進行了大量的研究，獲得了很大的進展。氣壓燒結(jié)氮化硅在1 ～10MPa氣壓下，2000℃左右溫度下進行。高的氮氣壓控制了氮化硅的高溫分解。由于采用高溫?zé)Y(jié)，在添加較少燒結(jié)助劑情況下，也足以促進Si3N4晶粒生長，而獲得密度> 99%的含有原位生長的長柱狀晶粒高韌性陶瓷. 因此氣壓燒結(jié)無論在實驗室還是在生產(chǎn)上都得到越來越大的重視. 氣壓燒結(jié)氮化硅陶瓷具有高韌性、高強度和好的耐磨性，可直接制取接近終形狀的各種復(fù)雜形狀制品，從而可大幅度降低生產(chǎn)成本和加工費用. 而且其生產(chǎn)工藝接近于硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。1、氮化硅結(jié)合碳化硅制品，質(zhì)地堅硬，莫氏硬度約為9，在非金屬材料中屬于硬度材料，僅次于金剛石。

耐火磚按制備工藝方法來劃分

耐火磚簡稱火磚。用耐火黏土或其他耐火原料燒制成的耐火材料。淡黃色或帶褐色。主要用于砌冶煉爐，能耐1，580℃—1，770℃的高溫。也叫火磚。具有一定形狀和尺寸的耐火材料。按制備工藝方法來劃分可分為燒成磚、不燒磚、電熔磚（熔鑄磚）、耐火隔熱磚；按形狀和尺寸可分為標準型磚、普通磚、特異型磚等?？捎米鹘ㄖG爐和各種熱工設(shè)備的高溫建筑材料和結(jié)構(gòu)材料，并在高溫下能經(jīng)受各種物理化學(xué)變化和機械作用。例如耐火粘土磚、高鋁磚、硅磚、鎂磚等。 氮化硅結(jié)合碳化硅磚是以高純SiC為骨料，添加硅粉等外加劑，依據(jù)原位生成理論，在氮化爐中燒制而成。該產(chǎn)品具有強度高、高溫耐磨性好、熱傳導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)小、熱震穩(wěn)定性好等優(yōu)點，特別是其具有優(yōu)異的性、抗堿和CO侵蝕性。 其結(jié)構(gòu)特征是：SiC大顆粒為基質(zhì)所包圍，基質(zhì)部分由粒狀SiC和原位生成的纖維狀Si3N4所組成，Si3N4纖維交織成三維空間網(wǎng)絡(luò)，將SiC小顆粒包圍起來，并與SiC大顆粒形成牢固的機械結(jié)合。3、熱膨脹系數(shù)小，相比碳化硅等制品熱導(dǎo)率高，不易產(chǎn)生熱應(yīng)力，具有良好熱震穩(wěn)定性，使用壽命長。根據(jù)要求配以各種結(jié)合劑,經(jīng)高壓成型，制品具有良好的熱穩(wěn)定性和較高的導(dǎo)熱系數(shù),且耐腐蝕性好,是工業(yè)窯爐理想的節(jié)能材料，該產(chǎn)品具有高溫耐磨性好、膨脹系數(shù)小、熱震穩(wěn)定性好等特點。

硅粉中含有許多雜質(zhì)，如Fe，Ca，Aì，Ti等。Fe被認為是反應(yīng)過程中的催化劑。它能促進硅的擴散，但同時，也將造成氣孔等缺陷。Fe作為添加劑的主要作用：在反應(yīng)過程中可作催化劑，促使制品表面生成SiO2氧化膜；形成鐵硅熔系，氮溶解在液態(tài)FeSi2中，促進β-Si3N4的生成。但鐵顆粒過大或含量過高，制品中也會出現(xiàn)氣孔等缺陷，降低性能。一般鐵的加入量為0～5%。Al，Ca，Ti等雜質(zhì)，易與硅形成低共熔物。適當?shù)奶砑恿浚梢源龠M燒結(jié)，提高制品的性能。γ相只有在高壓及高溫下，才能合成得到，它的硬度可達到35GPa。

氮化硅的化學(xué)式為Si3N4，是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。氮化硅是一種超硬物質(zhì)，本身具有潤滑性，并且耐磨損，為原子晶體；高溫時。而且，氮化硅還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此優(yōu)異的特性，人們常常利用它來制造軸承、氣輪機葉片、機械密封環(huán)、性模具等機械構(gòu)件。如果用耐高溫而且不易傳熱的氮化硅陶瓷來制造發(fā)動機部件的受熱面，不僅可以提高柴油機質(zhì)量，節(jié)省燃料，而且能夠提高熱效率。但制造成本高、燒結(jié)設(shè)備復(fù)雜，由于燒結(jié)體收縮大，使產(chǎn)品的尺寸精度受到一定的限制，難以制造復(fù)雜零件，只能制造形狀簡單的零件制品，工件的機械加工也較困難。

氮化硅（Si3N4）存在有3種結(jié)晶結(jié)構(gòu)，分別是α、β和γ三相。α和β兩相是Si3N4非常常出現(xiàn)的型式，且可以在常壓下制備。γ相只有在高壓及高溫下，才能合成得到，它的硬度可達到35GPa。