氮化硅陶瓷的應用在哪些方面呢
發布日期:2024-07-08 15:10:51瀏覽次數:318
氮化硅陶瓷的應用初期主要用在機械、 冶金、 化工、 航空、 半導體、 醫學等工業上某些設備或產品的零部件, 取得了很好的預期效果。 近年來, 隨著制造工藝和測試分析技術的發展, 氮化硅陶瓷制品的可靠性不斷提高, 因此應用面在不斷擴大。 特別值得贊賞的是,正在研制氮化硅陶瓷發動機, 并且已經取得了很大的進展, 這在科學技術上成為舉世矚目的大事。 有關應用的主要內容有:
1、 氮化硅在冶金工業中的應用
(1) 燒結氮化硅, 其線膨脹系數較低,因此它有良好的抗熱震性能,僅次于石英和微晶玻璃;
(2) 氮化硅的摩擦系數小并且具有自潤滑性,它具有優良的耐磨飾性,成為出色的耐磨材料;
(3) 氮化硅具有較高的機械強度,它的高溫蠕變小;
(4) 具有優良的電絕緣性;
(5) 氮化硅具有優良的化學性能,能耐除氫氟酸以外的所有無機酸和某些堿的腐蝕。
2、 氮化硅在化工工業中的應用
(1) 在煉鋁、 銅、 鋅等行業中的應用
在鑄鋁連軋生產線和煉鋁、 熔鋁作業中, 氮化硅陶瓷可作為測溫熱電偶套管, 還可以作煉鋁熔煉爐爐襯、 盛鋁液的“包子” 內襯、 坩堝等, 甚至輸送鋁液的泵、 管道、 閥門、 鑄鋁的模具, 全都可用氮化硅做成。
(2) 在煉鋼及軋鋼行業
氮化硅作為耐火材料在煉鋼行業中最重要的用途是作為水平連鑄的分離環。 在水平連鑄中,分離環把鋼液流分成熔融鋼液區和鋼液開始凝固區,起著分離鋼的液固界面的作用, 對保持穩定的鋼液凝固起點和鑄坯質量起著極大的作用。
(3) 在煉鐵行業中的應用
近年來,高爐用氮化硅及塞隆結合碳化硅制品有很快的發展。國內已有約 61%的高爐采用它, 特別是爐缸直徑為 12~15m 的大型高爐采用它的已有 68%。 實驗表明,氮化硅抗渣蝕性和抗氧化性良好。
(4) 在金屬熱處理行業的應用
用氮化硅陶瓷做成心軸套住要處理的齒輪,在感應爐內于45s 從室溫加熱至900℃,然后帶齒輪清油淬火,周而復始,每周操作5000次,連續使用一年多,氮化硅陶瓷心軸僅有輕微的磨損。 氮化硅陶瓷在真空熱處理中作為工件的夾具和發熱體的鉤等都是很合適的, 因為它具有耐高溫和高溫下尺寸穩定。
(5) 用于多孔陶瓷的制備
多孔氮化硅陶瓷兼具氮化硅陶瓷與多孔材料的性質,既具有氮化硅陶瓷的強度高、韌性好、 抗蠕變性好、結構穩定性好、 抗雨蝕、抗熱沖擊性能優良等優點,也具有多孔材料密度小,介電常數和介電損耗小等特性。因此,多孔氮化硅可以應用于航天領域,作為在惡劣環境下使用的天線罩材料。 用氮化硅陶瓷制造的雷達天線罩可以在 6~7Ma 的高速飛行器使用,其強度高、 抗熱震性和抗雨蝕性好。
3、 在機械領域中的應用
(1) 用于汽車發動機節能減排
汽車的陶瓷材料是采用高純超細的氧化物、 氮化物、 硼化物等原料, 經過預處理、破碎、 磨粉、 混合、 成形、 干燥、 燒結等特殊工藝而得到的結構精細的無機非金屬材料。 它具有高強度、 高耐熱性、 抗蝕性、 高硬度、 高耐磨性、 密度小、 變形小、抗熱沖擊等一系列優點, 特別是抗拉強度和彎曲強度可與金屬相比。 氮化硅屬于結構陶瓷, 結構陶瓷的質量是鐵的一半, 節能效果非常顯著, 同時還能減少環境污染,節約鋼材等金屬材料。 氮化硅陶瓷的原料豐富、 加工性好, 可以用低成本生產出各種尺寸精確的部件, 特別是形狀復雜的部件, 成品率比其他陶瓷材料高。 氮化硅陶瓷抗溫度急變性好, 硬度高, 其硬度僅次于金剛石和氮化硼等物質, 用氮化硅陶瓷材料制造發動機, 由于溫度提高, 可使燃料充分燃燒, 排出的廢氣中污染成分大幅度的降低, 不僅降低能耗, 并且減少了環境污染。
(2) 正在研制的氮化硅質的全陶瓷發動機代替同類型金屬發動機。
4、 在航空航天領域中的應用
美國通用電氣公司在 2005 年大量生產的新一代空中客車發動機引擎中, 主要采用了氮化硅原料。 打飛機發動機運轉時產生的很高的溫度。專家指出,航空發動機平均使用時間超過上千個小時, 其中存在發動機抗高溫的問題, 必須由隔熱陶瓷解決。同時,國內航空飛機每天飛行上萬駕次,要減少油耗,就必須減輕飛機重量,陶瓷發動機有助于實現這個目標。
5、 在醫學領域中的應用
在醫學工程上可以制成人工關節。介紹陶瓷對陶瓷髖關節置換的手術方法。分析 2 種陶瓷髖假體的特點,人工全髖置換術使用陶瓷對陶瓷型假體, 需要掌握特殊的手術技巧, 超半徑設計假體安放要求適當增加髖臼假體前傾角。