【设计师陶瓷库-13】氮化硅：比铁硬、比钢强的高强度硬陶瓷

氮化硅

在很宽的温度范围内氮化硅都是一种具有一定的热导率、低热膨胀系数、弹性模量较高的高强度硬陶瓷。不同于一般的陶瓷，它的断裂韧性高。这些性质结合起来使它具有优秀的耐热冲击性能，能够在高温下承受高结构载荷并具备优异的耐磨损性能。

常用于需要高耐用性和高温环境下的用途，诸如气轮机、汽车引擎零件、轴承和金属切割加工零件。

美国国家航空航天局的航天飞机就是用氮化硅制造的主引擎轴承。氮化硅薄膜是硅基半导体常用的绝缘层，由氮化硅制作的悬臂是原子力显微镜的传感部件。

这种材料大多用在高端工程，主要用来提升功能，而不是网或品牌形象的，但这不意味着不应该在设计师的材料中占有一席之地。

来源

专业的全球化供应商提供

特性

非常坚硬

非常耐磨

非常抗热

非常抗压

比钢硬3倍

比钢轻60%

摩擦系数比钢低80%

比多数金属还硬

加工工艺

作为粒状材料的氮化硅是很难加工的——不能把它加热到它的熔点1850°C以上，因为超过这个温度氮化硅发生分解成硅和氮气。因此用传统的热压烧结技术是有问题的。

把氮化硅粉末粘合起来可通过添加一些其他物质比如烧结助剂或粘合剂诱导氮化硅在较低的温度下发生一定程度的液相烧结后粘合成块状材料。但由于需要添加粘合剂或烧结助剂，所以这种方法会在制出的块状材料中引入杂质。

使用放电等离子烧结是另一种可以制备更纯净大块材料的方法，对压实的粉末在非常短的时间内（几秒中）进行电流脉冲，用这种方法能在1500-1700°C的温度下得到紧实致密的氮化硅块状物

优缺点

抗震强

硬度高

强度高

非常抗压

重量相对较轻

——

供应链稀少

加工成本高

绿色指数

★★★★

加工成本高，新的烧结法耗能少些

氮化硅设计案例欣赏