Silīcija nitrīds Si3n4

Silīcija nitrīda produktus var iedalīt reakcijas saķepināšanas produktos, karstās presēšanas produktos, atmosfēras spiediena saķepināšanas produktos, izostatiskās presēšanas saķepināšanas produktos un reakcijas smagajos saķepināšanas produktos atbilstoši procesam. Tostarp reakcijas saķepināšana ir plaši izmantota metode silīcija nitrīda ugunsizturīgo izstrādājumu ražošanai.

Silīcija nitrīda produktu ražošana ar reakcijas saķepināšanas metodi ir smalki samalta silīcija pulvera ražošana (daļiņu izmērs parasti ir mazāks par 80 μm), formēšana ar mehānisku vai izostatisku presēšanu, pēc tam, kad zaļais korpuss ir žāvēts, karsēts līdz 1350–1400 grādiem slāpeklī, un vienlaikus apdedzināšanas procesā nitrēts. Izmantojot šo ražošanas metodi, izejmateriālu apstākļiem, apdedzināšanas procesam un atmosfēras apstākļiem ir liela ietekme uz produkta veiktspēju.

Silīcija pulveris satur daudzus piemaisījumus, piemēram, Fe, Ca, Aì, Ti uc Fe tiek uzskatīts par reakcijas procesa katalizatoru. Tas var veicināt silīcija difūziju, bet tajā pašā laikā tas radīs arī tādus defektus kā porainība. Fe kā piedevas galvenā loma: to var izmantot kā katalizatoru reakcijas procesā, lai veicinātu SiO2 oksīda plēves veidošanos uz produkta virsmas; Izveidojas dzelzs-silīcija kausējuma sistēma, un šķidrā FeSi2 tiek izšķīdināts slāpeklis, kas veicina -Si3N4 veidošanos. Tomēr, ja dzelzs daļiņas ir pārāk lielas vai saturs ir pārāk augsts, izstrādājumā parādīsies arī tādi defekti kā porainība, kas samazinās veiktspēju. Parasti pievienotais dzelzs daudzums ir 0~5%. Piemaisījumi, piemēram, Al, Ca, Ti un citi piemaisījumi, ir viegli veidojami eitektiski ar silīciju. Atbilstošs piedevas daudzums var veicināt saķepināšanu un uzlabot izstrādājuma veiktspēju.

Jo smalkāks ir daļiņu izmērs un lielāks īpatnējais virsmas laukums, jo zemāka ir apdedzināšanas temperatūra. Salīdzinot ar rupjāku daļiņu izmēru, -Si3N4 daudzums produktā ir palielināts. Silīcija dioksīda dūmu daļiņu izmēra samazināšana var samazināt produkta mikroskopisko poru izmēru. Atbilstoša daļiņu izmēra attiecība var uzlabot produktu blīvumu.

Temperatūrai ir spēcīga ietekme uz nitrīdēšanas ātrumu. Nitrīdēšanas reakcija sākas pie 970 ~ 1000 grādiem, un reakcijas ātrums paātrinās aptuveni par 1250 grādiem. Augstas temperatūras stadijā eksotermiskās reakcijas dēļ, ja temperatūra strauji pārsniedz silīcija kušanas temperatūru (1420 grādi), silīcijs ir viegli plūst, kā rezultātā silīcija pulvera korpuss izkusīs un sabruks.

2023. gada aprīlī Leibnicas Universitātes Fotonikas institūta direktors Maikls M. Ar "hibrīdtehnoloģijas" palīdzību Kus komanda apvienoja lāzeru, kas izgatavots no indija fosfīda, filtru un dobumu, kas izgatavots no silīcija nitrīda un integrēja. tos vienā mikroshēmā. 

2023. gadā pētnieku grupa no Korejas Materiālu pētniecības institūta Inženierkeramikas laboratorijas ir izgatavojusi silīcija nitrīda gultņu lodītes elektrisko transportlīdzekļu piedziņas moduļiem. Paredzams, ka globālais hibrīda gultņu tirgus apjoms, izmantojot silīcija nitrīda lodīšu tehnoloģiju, pieaugs līdz vairāk nekā 1,3 triljoni laimētu līdz 2026. gadam.