焊接氮化硅技术工艺

焊接氮化硅技术工艺

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氮化硅主要由氮化硅组成，耐热冲击性和高温强度。这些特性使其成为汽车发动机和燃气轮机中的理想材料。它可用被应用于涡轮增压器转子、柴油发动机中的发热插头和带电插拔中，还被用于很多其它不同应用中。（欲知详情，请随时联系我公司wx。）
【氮化硅陶瓷特点】
1、氮化硅在高温下具有高强度和断裂韧性。它被用作为汽车发动机、燃气轮机和燃烧室零部件中的高温结构件。
2、氮化硅的热膨胀系数小，同时具有的耐热冲击性。

【氮化硅陶瓷工艺特点】
1、成型工艺
1注浆成型
注浆成型是指泥浆注入具有吸水性能的模具中而得到坯体的一种成型方法。适于形状复杂、薄的、体积较大且尺寸要求不严的制品。注浆成型后的坯体结构较均匀，但含水量大，干燥与烧成收缩大。
其中注浆成型包括空心注浆、实心注浆、真空注浆以及离心注浆等。
1.1空心注浆
空心注浆指采用的石膏模没有型芯，故亦称单面注浆。适于薄壁类小型坯件的成型。图1为空心注浆成型示意图。
图1 空心注浆示意图
图1 空心注浆示意图
1.2实心注浆
实心注浆是将泥浆注入带有型芯的模型中，泥浆在外模与型芯之间同时向两侧脱水，浆料需不断补充，直至硬化成坯，亦称双面注浆。图2 为实心注浆示意图。
图2 实心注浆示意图
图2 实心注浆示意图
1.3真空注浆
真空注浆是利用在模型外抽取真空或将紧固的模型放入负压的空气中，以降低模外压力来增加模型内外的压力差，从而提高了注浆成型的质量和速度，增加致密度，缩短吸浆时间。
真空注浆可显著提高吸浆速度。但操作时要注意缓慢抽真空和进气，模型强度要高。
1.4离心注浆
离心注浆指向旋转模型中注入泥浆，利用旋转模型产生的离心力作用，加速泥浆脱水过程的工艺。
离心注浆具有厚度均匀、坯体致密的优点，但颗粒尺寸波动不能太大，否则会出现大颗粒集中在模表面的不均匀分布，造成坯体组织不均匀、收缩不一致的现象。模型转速要视产品大小而定，一般小于100r／min。图3为离心注浆成型示意图。
2、烧结工艺
氮化硅陶瓷材料烧结工艺
致密氮化硅陶瓷材料常用的烧结方式有以下几种：反应烧结、气压烧结、热等静压烧结以及热压烧结，近年来放电等离子烧结、无压烧结等烧结方式也因其具有的不同优势受到学者的关注。

（1）气压烧结
气压烧结时较高的氮气压可使氮化硅的分解温度升高，因此气压烧结氮化硅时一般采用较高的烧结温度，而烧结温度的升高有利于氮化硅晶粒的生长和完善，有利于提高烧结体的热导率。

（2）反应烧结
反应烧结指将原料成型体在一定温度下通过固相，液相和气相相互间发生化学反应，同时进行致密化和规定组分的合成，得到预定的烧结体的过程。在反应烧结过程中液相的存在是非常重要的。反应烧结制备氮化硅陶瓷工艺为：将高纯度硅粉与粘结剂混合后成型，然后放入N2气氛或浸入熔融的硅中，使坯体中的硅或氮气或熔融硅反应来制备氮化硅制品。

（3）无压烧结
无压烧结指在正常压力（0.1MPa）下，将具有一定形状的陶瓷素坯经高温煅烧，物理化学反应制成致密、坚硬、体积稳定，具有一定性能的固结体的过程。为了降低氮化硅材料的成本，运用便宜的低纯度β-氮化硅粉末，通过无压烧结制备了氮化硅陶瓷材料，发现β-氮化硅粉末具有很好的烧结性能，得到由柱状颗粒和小球状颗粒形成的嵌套结构，结构组成比较均匀，没有晶粒的异常生长。

（4）放电等离子烧结
放电等离子烧结具有升温快、加热均匀以及烧结温度等特点，可完成致密烧结体的快速烧结，而这对于高热导率氮化硅烧结制备过程的影响较小，在烧结后依旧需要长时间的高温热处理获得晶粒生长较好的氮化硅陶瓷材料。

（5）重烧结
重烧结是指将反应烧结后的氮化硅坯体在烧结助剂存在的情况下，置于氮化硅粉末中，然后在高温下进行重烧结，从而得到致密的氮化硅制品。烧结助剂可以在硅粉球磨时引入，也可以用浸渍的方法在反应烧结之后引入。因为反应烧结过程可进行预加工，在重烧结过程中的收缩仅有5%-10%，所以此方法可制备性能优良且形状复杂的部件。

氮化硅具有强共价键结构，它的烧结非常困难，同时氮化硅材料即便在高温下，氮和硅的体扩散系数也很小，与此同时在1600℃以上，氮化硅就会明显分解，因此，如何实现高强度且致密氮化硅陶瓷材料的低成本制备技术是当前氮化硅烧结工艺研究的。
3、生产工艺流程
注浆成型
注浆成型是在石膏模中进行的。蜂窝陶瓷载体注浆成型所用料浆的配比为,粉料:水=l00:(30—50)。在注浆中常加入0.3%—0.5%阿拉伯树胶粉作融合剂,一方面增加注桨的流动性,使注浆不易发生沉淀和分层现象;另一方面能显著地降低注浆中22%—24%的水分,增加坯体的强度和密度。石膏模具有多孔性,吸水性强,能很快吸收瓷浆中的水分,达到成型的目的。石膏模是用天然石膏粉碎,在120—170℃下进行烘烧形成半水石膏(CaSO4.1/2H2O)做成的。但是注浆成型对料浆的性能要求较高,模具也需要用模具制出。
【氮化硅陶瓷实拍图】
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【氮化硅陶瓷制备】
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