Pochodzenie i rozwój ceramiki z azotku krzemu
Sazotek krzemu (Si3N4)to związek kowalencyjny złożony z krzemu i azotu, odkryty w 1857 roku. Na początku niektórzy uczeni, zwłaszcza w Niemczech, nie byli do końca przekonani co do jego składu chemicznego. Jednak szeroko zakrojone badania potwierdziły później poprawność tego wzoru chemicznego, który jest powszechnie cytowany do dziś. Niemniej jednak przez ponad sto lat po odkryciu materiały z azotku krzemu nie znalazły szerokiego zastosowania.
Ceramiczna forma azotku krzemuzostał po raz pierwszy opracowany w Wielkiej Brytanii. Ten materiał ceramiczny został po raz pierwszy wyprodukowany w 1955 roku i był używany głównie do produkcji rurek termopar, tygli ze stopionego metalu i dysz rakietowych. Ten rodzaj materiału wytwarza się poprzez prasowanie proszku metalicznego krzemu w odpowiedni kształt, a następnie azotowanie poprzez ogrzewanie i wystawienie na działanie gazowego azotu, zwanego później azotkiem krzemu związanym w reakcji. Ze względu na obecność około 25% porowatości w związanym reakcyjnie azotku krzemu, brakowało mu dużej gęstości potrzebnej do wykazania doskonałych właściwości wytrzymałościowych i twardości materiałów z azotku krzemu.
W 1960 roku Parr, Martin, May i inni opublikowali obszerny przegląd właściwości i struktury związanego w reakcji azotku krzemu, opisując opracowane przez siebie techniki. Techniki te zapewniły istotne wsparcie techniczne dla późniejszego rozwoju ceramiki z azotku krzemu.
W latach 70. Stany Zjednoczone zainicjowały zakrojony na szeroką skalę program rozwoju materiałów z azotku krzemu. Departament Obrony Stanów Zjednoczonych rozpoczął pięcioletni projekt rozwojowy we współpracy z Ford Motor Company i Westinghouse Electric Corporation w 1971 roku. Celem projektu było zbadanie wykonalności zastosowania azotku krzemu jako zamiennika tradycyjnych materiałów silnikowych oraz opracowanie ceramicznych silników z turbiną gazową . Na początku projektu uznano, że konwencjonalne spiekanie ciśnieniowe ogranicza się do wytwarzania prostych kształtów azotku krzemu, podczas gdy elementy silników turbinowych są złożone. Dlatego zastosowanie materiałów ceramicznych w silnikach byłoby możliwe tylko pod warunkiem udoskonalenia procesu wytwarzania ceramiki z azotku krzemu.
W 1976 roku Terwilliger i Lange przypadkowo odkryli, że proszek azotku krzemu można spiekać bez stosowania ciśnienia mechanicznego. Przeprowadzili eksperymenty z prasowaniem na gorąco proszku magnezu i azotku krzemu domieszkowanego tlenem w temperaturach powyżej normy. Nawet bez konwencjonalnego ciśnienia cylindry z proszkiem azotku krzemu nadal wykazywały znaczny skurcz. Stwierdzono, że w ograniczonej przestrzeni formy grafitowej, straty azotku krzemu na skutek parowania zostały zahamowane, co umożliwiło całkowite zagęszczenie. Odkrycie to stanowiło ważny krok w rozwoju ceramiki z azotku krzemu o dużej gęstości i doprowadziło do opracowania bezciśnieniowego spiekanego azotku krzemu.
Podczas spiekania w wysokiej temperaturze rozkład azotku krzemu jest znaczny i nie można go skutecznie stłumić poprzez proste upakowanie proszku. Dlatego opracowano ciśnieniowe spiekanie azotku krzemu. W 1976 roku japońska firma Mitomo doniosła o badaniach nad spiekaniem ceramiki Si3N4 pod ciśnieniem azotu 10 atm w temperaturach w zakresie od 1450°C do 1900°C. Była to najwcześniejsza metoda spiekania ciśnieniowego ceramiki z azotku krzemu.
Wspomniane powyżej różne techniki spiekania są pomyślnym rezultatem nieustannych wysiłków pokoleń badaczy ceramiki nad różnymi zastosowaniami inżynieryjnymi ceramiki z azotku krzemu. Ostatnio pojawiające się technologie, takie jak spiekanie plazmowe iskrowe i spiekanie mikrofalowe, otworzyły nowe możliwości zastosowania azotku krzemu.
Jeśli chodzi o zastosowania, czy to w rakietach szybujących w przestrzeń kosmiczną, czy w samochodach ścigających się na autostradach, czy też w niezniszczalnych narzędziach skrawających i wytrzymałych sztucznych kościach,ceramika z azotku krzemustały się niezbędnym kluczowym materiałem w technologii przemysłowej, szczególnie w zaawansowanych dziedzinach technologii. Reprezentuje jeden z głównych kierunków rozwoju współczesnej nauki o materiałach.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. jest renomowanym i niezawodnym dostawcą specjalizującym się w produkcji i sprzedaży technicznych części ceramicznych. Zapewniamy produkcję na zamówienie i precyzyjną obróbkę szerokiej gamy wysokowydajnych materiałów ceramicznych, w tym ceramika z tlenku glinu, ceramika cyrkonowa, azotek krzemu, węglik krzemu, azotek boru, azotek aluminium I ceramika szklana nadająca się do obróbki mechanicznej. Obecnie nasze części ceramiczne można znaleźć w wielu gałęziach przemysłu, takich jak mechaniczny, chemiczny, medyczny, półprzewodnikowy, samochodowy, elektroniczny, metalurgiczny itp. Naszą misją jest dostarczanie najwyższej jakości części ceramicznych użytkownikom na całym świecie i wielką przyjemnością jest oglądanie naszej ceramiki części działają wydajnie w specyficznych zastosowaniach klientów. Możemy współpracować zarówno przy produkcji prototypowej, jak i masowej, zapraszamy do kontaktu z nami, jeśli masz wymagania.
