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耐火材料一般分為兩種,即不定型
耐火材料一般分為兩種,即不定型耐火材料和定型耐火材料。不定型耐火材料也叫澆注料,是由多種骨料或集料和一種或多種粘和劑組成的混合粉狀顆料,使用時需要和一種或多種液體配合攪拌均勻,具有較強(qiáng)的流動性。定型耐火材料一般指耐火磚,其形狀有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則,也可以根據(jù)需要筑切時臨時加工。反應(yīng)燒結(jié)法( RS)是采用一般成型法,先將硅粉壓制成所需形狀的生坯,放入氮化爐經(jīng)預(yù)氮化(部分氮化)燒結(jié)處理,預(yù)氮化后的生坯已具有一定的強(qiáng)度,可以進(jìn)行各種機(jī)械加工(如車、刨、銑、鉆).。然后,在硅熔點的溫度以上;將生坯再一次進(jìn)行完全氮化燒結(jié),得到尺寸變化很小的產(chǎn)品(即生坯燒結(jié)后,收縮率很小,線收縮率< 011% ). 該產(chǎn)品一般不需研磨加工即可使用。常壓燒結(jié)法( PLS)在提高燒結(jié)氮氣氛壓力方面,利用Si3N4 分解溫度升高(通常在N2 = 1atm氣壓下,從1800℃開始分解)的性質(zhì),在1700———1800℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行常壓燒結(jié)后,再在1800———2000℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)壓燒結(jié)。該法目的在于采用氣壓能促進(jìn)Si3N4 陶瓷組織致密化,從而提高陶瓷的強(qiáng)度.所得產(chǎn)品的性能比熱壓燒結(jié)略低。氣壓燒結(jié)氮化硅陶瓷具有高韌性、高強(qiáng)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。氣壓燒結(jié)法( GPS)近幾年來,人們對氣壓燒結(jié)進(jìn)行了大量的研究,獲得了很大的進(jìn)展。氣壓燒結(jié)氮化硅在1 ~10MPa氣壓下,2000℃左右溫度下進(jìn)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(jìn)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。
氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。它是一種超硬物質(zhì),本身具有潤滑性,并且耐磨損,為原子晶體;高溫時。而且它還能抵抗冷熱沖擊,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(jī)葉片、機(jī)械密封環(huán)、性模具等機(jī)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(jī)部件的受熱面,不僅可以提高柴油機(jī)質(zhì)量,節(jié)省燃料,而且能夠提高熱效率。我國及美國、日本等國家都已研制出了這種柴油機(jī)。氮化硅結(jié)合碳化硅制品是在氮氣爐中燒制而成的,氮化硅制品的顏色通常都是灰白色的,砸開以后也是灰白色,但是可以明顯看到碳化硅顆粒。 氮化硅陶瓷材料具有熱穩(wěn)定性高、能力強(qiáng)以及產(chǎn)品尺寸度高等優(yōu)良性能。由于氮化硅是鍵強(qiáng)高的共價化合物,并在空氣中能形成氧化物保護(hù)膜,所以還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,1200℃以下不被氧化,1200~1600℃生成保護(hù)膜可防止進(jìn)一步氧化,并且不被鋁、鉛、錫、銀、黃銅、鎳等很多種熔融金屬或合金所浸潤或腐蝕,但能被鎂、鎳鉻合金、不銹鋼等熔液所腐蝕。 氮化硅陶瓷材料可用于高溫工程的部件,冶金工業(yè)等方面的耐火材料,化工工業(yè)中抗腐蝕部件和密封部件,機(jī)械加工工業(yè)的刀具和刃具等。
硅粉中含有許多雜質(zhì),如Fe,Ca,Aì,Ti等。Fe被認(rèn)為是反應(yīng)過程中的催化劑。它能促進(jìn)硅的擴(kuò)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(jìn)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。熱壓燒結(jié)法生產(chǎn)的Si3N4陶瓷的機(jī)械性能比反應(yīng)燒結(jié)的Si3N4要優(yōu)異,強(qiáng)度高、密度大。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(dāng)?shù)奶砑恿浚梢源龠M(jìn)燒結(jié),提高制品的性能。