非氧化物陶瓷

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第683页（1448字）

非氧化物陶瓷包括氮化硅(Si₃N₄)、碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)与氮化钛(TiN)等。由于它们在高温下仍能具有高强度、超硬度、抗热振、抗磨损、耐腐蚀、自润滑等优良性能，近年来已成为机械制造、冶金和宇航等高科技领域中的关键材料。

l．氮化硅陶瓷

氮化硅是六方晶系的晶体，以Si₃N₄为结构单元，具有极强的共价键性，有α-Si₃N₄和β-Si₃N₄两种晶体。氮化硅陶瓷制造方法有反应烧结和热压烧结两种。氮化硅陶瓷的主要性能特点是强度高，反应烧结氮化硅陶瓷的室温抗弯强度达200MPa左右，并且在1200～1350℃的高温下可保证其强度不衰减。热压氮化硅陶瓷组织致密，室温强度可高达800～1000MPa，加入某些添加剂后抗弯强度可达到1500MPa。氮化硅陶瓷的抗热振性能大大高于其他陶瓷材料，反应烧结氮化硅陶瓷的线膨胀系数仅为2．53×10^－6／℃。

氮化硅陶瓷的结构稳定，不易与其他物质发生反应，能耐除熔融的NaOH和HF外的所有无机酸和碱溶液的腐蚀，抗氧化温度可达1000℃。

氮化硅陶瓷的硬度很高，仅次于金刚石、立方氮化硼和碳化硼等几种物质。氮化硅陶瓷的摩擦系数仅为0．1～0．2，相当于加油润滑的金属表面的摩擦系数，所以在无润滑条件下工作的氮化硅陶瓷是一种极为优良的耐磨材料。

氮化硅陶瓷主要用于热机、耐磨部件以及热交换器等，是制造新型陶瓷发动机的重要材料。用氮化硅陶瓷制造的发动机可以在更高的温度下工作，使发动机的燃料充分燃烧，提高热效率，减少能源消耗与环境污染。

2．碳化硅陶瓷

碳化硅陶瓷的制造方法有反应烧结、热压烧结和常压烧结三种。碳化硅陶瓷的最大特点是高温强度高，在1400℃时抗弯强度仍保持在500～600MPa的较高水平。碳化硅陶瓷具有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能。由于碳化硅陶瓷具有高温强度高的特点，可以用于火箭尾喷管的喷嘴、浇注金属用的喉嘴、热电偶套管、加热炉管以及燃气轮机的叶片、轴承等零件。

3．赛隆陶瓷

由Si₃N₄和Al₂O₃构成的陶瓷称为赛隆陶瓷，其成形和烧结性能优于纯Si₃N₄陶瓷，物理性能与β-Si₃N₄相近，化学性能接近Al₂O₃。这种陶瓷可以采用普通热挤压、模压、浇注等技术成形，在1600℃常压无活性气氛中烧结即可达到热压氮化硅的性能，是目前常压烧结强度最高的陶瓷材料。近年来赛隆陶瓷得到了较快的发展。

表2－9－11是几种非氧化物陶瓷的物理和力学性能。

表2－9－11 几种非氧化物陶瓷的物理和力学性能

陶瓷由于具有良好的介电性、耐热性、真空致密性、耐腐蚀性等，在工程技术中得到广泛应用。它具有持久的热稳定性，耐各种介质的侵蚀性，具有严格的电绝缘性和绝磁性。