Összetétel és felépítés
Elsődleges alkatrészek:
Szilícium -nitrid (si₃n₄): két kristályos fázisban (-si₃n₄ és -si₃n₄) létezik, nagy keménységgel (∼15–18 GPa) és termikus ütésállóságot kínálva.
Vas (FE): Keménységet, mágneses reagálást és szinterelési segédeszközöket biztosít.
Tipikus összetétel: az alkalmazástól függően változik, de általában 10–40 tömeg% Fe diszpergálódik egy si₃n₄ mátrixban.
Legfontosabb tulajdonságok
Mechanikus: Nagy törés -szilárdság (6–8 MPa · m¹/²) és a nyomószilárdság.
Termikus: 1200 fokig tartja a stabilitást (nem oxidáló környezetben).
Elektromos/mágneses: hangolható vezetőképesség és ferromagnetizmus a Fe -tartalom miatt.
Kémiai: oxidáció, olvadt fémek (pl. Alumínium) és korrozív gázok ellenállása.
Gyártási módszerek
Karbotermikus redukció: SIO₂ + C + Fe₂O₃ → Si₃n₄-fe nitrogén atmoszférában (1400–1,600 fok).
Mechanikus ötvözés: nagy energiájú gömbmarálás a si₃n₄ és a fe porok.
In situ nitridáció: A szilíciumpor reakciója nitrogénnel vaskatalizátorok jelenlétében.
Alkalmazások
Refrakcionálisok: Bélek a láncok és a kohárok számára (ellenáll az olvadt fém eróziónak).
Kézbesítők/vágószerszámok: megerősített csiszolókerekek és bevonatok.
Additív gyártás: A nagy szilárdságú, 3D-s nyomtatott alkatrészek alapanyag.
Mágneses kompozitok: puha mágneses anyagok érzékelők vagy induktorok számára.
Acélkészítés: nitrogén -adalékanyag az acélkeménység javításához (nitriding révén).
Előnyök az alternatívákkal szemben
A tisztaság és a szinterhetőség mellett felülmúlja a tiszta si₃n₄ -t.
Költséghatékonyabb, mint a ritka föld által megerősített kerámia.
Testreszabható Fe -tartalom a testreszabott mágneses/mechanikai tulajdonságokhoz.
kihívás és jövőbeli kilátások
Oxidáció magas hőmérsékleten: A Fe 600 fok feletti oxidálódhat levegőben.
A komplexitás feldolgozása: Ellenőrzött légkör szükséges a Si₃n₄ bomlás megelőzéséhez.
A jövőbeni kilátások
A kutatás a következőkre összpontosít:
Nanokompozitok: si₃n₄-fe nano méretű diszperziókkal a továbbfejlesztett tulajdonságok érdekében.
Additív gyártás: A por optimalizálása a szelektív lézer -szinteráláshoz (SLS).
Fenntartható termelés: Az energiafelhasználás csökkentése a karbotermikus szintézisben.
Népszerű tags: Bevezetés a szilícium -nitridporba, Kína Bevezetés a szilícium -nitridporgyártókba, beszállítók, gyár