氮化硅陶瓷是制造导弹发动机外壳的主要原料，该陶瓷具有硬度大，耐高温等优点，对吗

陶瓷作为非金属刀具材料，因其能实现高硬度材料的切削和高速切削，所以作为工业的牙齿在金属切削领域中广泛应用，本文根据陶瓷刀具（含立方氮化硼刀具）的种类和性能，浅谈它们的使用区别及其适合加工材质。
一、陶瓷刀具的种类及发展脉络
陶瓷刀具的种类及发展：陶瓷刀具最明显的发展线条是刀片的韧性依次增强：氧化铝陶瓷刀具—-复合氧化铝陶瓷刀具--氮化硅陶瓷刀具--立方氮化硼刀具。
在金属切削领域，氧化铝陶瓷刀具和氮化硅陶瓷刀具合称为陶瓷刀具；在无机非金属材料学中，立方氮化硼材料归于陶瓷材料大类，立方氮化硼材料刀具的问世，是陶瓷刀具的革命。我国河南材料研究所作为国内最早研究聚晶立方氮化硼材料刀具的研究所之一，最近推出纯氮化硼烧结体陶瓷刀具，其韧性和耐磨性能显着增加。
二、陶瓷刀具的性能及其在金属切削中的应用
陶瓷刀具比硬质合金刀片相比，可承受2000℃的高温，而硬质合金在800℃时则变软；所以陶瓷刀具更具有高温化学稳定性，可高速切削，但其缺点是氧化铝陶瓷刀具的强度和韧性很低，容易破碎。因陶瓷刀具耐高温，对高温高速切削更有利，由于陶瓷热导率低，高温只在刀尖，高速切削所产生的热量都随切屑带走，所以大部分研究者认为：氧化铝陶瓷刀具能够，且最好高于硬质合金切削的10倍线速度下进行切削，才能真正体现陶瓷刀具的优点。
为了减低陶瓷刀具对破碎的敏感性，在企图改善其韧性、提高耐冲击性能时，加入了氧化锆或加入碳化钛与氮化钛的混合物。尽管加入了这些添加剂，但是陶瓷刀具的韧性比硬质合金刀片还是低得多。
另一个提高氧化铝陶瓷刀具韧性的方法是在材料中加入结晶纹理或碳化硅晶须，通过这些特殊的平均起来仅有1纳米直径，20微米长很结实的晶须，相当程度地增加了陶瓷的韧性、强度和抗热冲击性能。单受其抗冲击韧性限制，一直精车加工领域中使用。
和氧化铝陶瓷刀具一样，氮化硅陶瓷刀具比硬质合金刀片有更高的热硬性。它耐高温与机械冲击的性能也比较好，与氧化铝陶瓷刀具相比它的缺点是在加工钢时它的化学稳定性不足。可是，用氮化硅陶瓷刀具可在1450英尺/分或更高的速度下加工灰铸铁。
陶瓷刀具的适合加工材质：陶瓷刀具不能用于加工铝，而对灰铸铁、球墨铸铁、淬硬钢和某些未淬硬钢、耐热合金则特别适合。可是对这些材料而言，陶瓷刀具应用成功，还需要刀片刃口的外观及微观质量保证，并需要最佳的切削参数。
三、立方氮化硼刀具的性能及应用
立方氮化硼刀具的硬度比陶瓷刀具高很多，由于硬度高，与金刚石并称为材料，常用来加工硬度高于RC48的材料，它有极好的高温硬度--高达2000℃，尽管比硬质合金刀片脆，但与陶瓷刀具相比，冲击强度和抗破碎性能有明显提高。目前，立方氮化硼（CBN）刀具在黑色金属加工领域，是耐磨性能最好的刀具材料，经过论证，立方氮化硼刀具的寿命一般是硬质合金刀片和陶瓷刀具的几倍到几十倍，例如BN-S30牌号立方氮化硼刀具加工灰铁材质刹车盘，切削线速度600M/min，比硬质合金刀片效率提高2倍，粗加工时寿命提高6-12倍，精加工时寿命是硬质合金刀片的15-20倍；而且随着研究的进步，CBN刀具适应各种高硬度复杂材料的加工，可以加工HRC70以上硬度的碳化钨，在国内尚属首例。
此外，一些特制的立方氮化硼刀具（例如BN-S10和BN-S20牌号）能抵御大余量粗加工的切屑负荷，并能承受间断切削加工时的冲击以及精加工时的磨损和切削热，这些特点可以满足用立方氮化硼刀具粗加工淬火钢等难加工材料。而HLCBN系列中的BN-K1牌号因其抗冲击韧性优异，广泛的应用于矿山机械，冶金轧辊等高硬度耐磨铸件行业金加工中。
纯氮化硼烧结刀片：最新研制成果，是一种采用纯氮化硼材料制成的刀片，其ＣＢＮ含量达到１００％，经过纯烧结形成的氮化硼陶瓷刀具，其硬度和热传导率比更高，切削高硬度黑色金属材料时，刀片刃口不会发生常见的受热龟裂与缺屑；与含有其它结合材料的ＣＢＮ烧结体相比较，氮化硼陶瓷刀具的使用时间可延长6倍以上。
立方氮化硼刀具适合加工材质 ：灰铸铁，各种耐磨铸铁、铸钢，高硬度材料加工（如淬硬冷作工具钢、高速钢、轴承钢、粉末冶金钢、高强度钢、高锰钢、高铬铸铁，白口铸铁、奥氏体铁、硬质合金等等。
四、陶瓷刀具与立方氮化硼刀具应用区别
立方氮化硼在材料学中虽归于陶瓷大类，但由于CBN，SIN，Al2O3，SiN材料的性能差异，陶瓷刀具不及立方氮化硼刀具的韧性和硬度。所以根据其硬度和韧性的差异，在切削硬度低于50HRC以下和小切深小进给情况下的淬火钢工件时，陶瓷刀具是较好的选择。立方氮化硼刀具更适合于工件硬度高于50HRC情况。除此之外，需注意的是，陶瓷刀具和传统镶嵌式氮化硼刀片很少应用于粗加工中，只有部分牌号的氮化硼刀片如BN-S20等可胜任粗加工和断续切削。

在工业性能上,Si3N4陶瓷材料表现出了较好的工艺性能

(1)机械强度高,硬度接近于刚玉,有自润滑性耐磨;

(2)热稳定性高,热膨胀系数小,有良好的导热性能;

(3)化学性能稳定,能经受强烈的辐射照射等等。

氮化硅陶瓷本身固有的脆性限制了它的应用,因此改善其韧性、提高其可靠性一直是氮化硅研究的一个重要方向目前Si 3N 4陶瓷增韧的途径有很多,主要有颗粒弥散增韧、晶须或纤维增韧、ZrO 2的相变增韧、利用柱状β-Si 3N 4晶粒的自增韧和层状结构复合增韧等。

1、陶瓷加热棒不会与水垢发生反应，陶瓷加热棒更加耐腐蚀。
2、加热棒是最常用的水族硬件，用于鱼缸内的水加热。
3、加热棒主要构造：一是直接用双金属片控温，简单的说就是在加热棒内部放置一个双金属片。二是采用热敏电阻探测温度，用可控硅等来控制加热棒的通断。
4、水垢是由于开水壶用久了，内壁会长出一层厚厚的杂质。这些现象说明，看起来清亮透彻的水里确实有杂质。 雨降落到地面，涓涓细流汇成江河，穿过山脉，越过平原，冲刷着土壤和岩石，溶解了不少矿物质。井水、泉水等地下水中含有更多的矿物质。如果我们在一块干净的玻璃片上滴上一滴水，等到水滴干后，玻璃片上留下水痕。这就是水里溶解了矿物质。

氮化硅产品性质

1组成和结构

氮化硅分子式为Si3N4,属于共价键结合的化合物，氮化硅陶瓷属多晶材料，晶体结构属六方晶系，一般分为α、β两种晶向，均由[SiN4]4- 四面体构成，其中β- Si3N4对称性较高，摩尔体积较小，在温度上是热力学稳定相，而α- Si3N4在动力学上较容易生成，高温（1400℃～1800℃）时，α相会发生相变，成为β型，这种相变是不可逆的，故α相有利于烧结。

2外观

不同晶相得氮化硅外观是不同的，α- Si3N4呈白色或灰白色疏松羊毛状或针状体，β- Si3N4则颜色较深，呈致密的颗粒状多面体或短棱柱体，氮化硅晶须是透明或半透明的，氮化硅陶瓷的外观呈灰色、蓝灰到灰黑色，因密度、相比例的不同而异，也有因添加剂呈其他色泽。氮化硅陶瓷表面经抛光后，有金属光泽。

3密度和比重

氮化硅的理论密度为3100±10kg/m3，实际测得α- Si3N4的真比重为3184 kg/m3，β- Si3N4的真比重为3187 kg/m3。氮化硅陶瓷的体积密度因工艺而变化较大，一般为理论密度的80%以上，大约在2200～3200 kg/m3之间，气孔率的高低是密度不同的主要原因，反应烧结氮化硅的气孔率一般在20%左右，密度是2200～2600 kg/m3，而热压氮化硅气孔率在5%以下，密度达3000～3200 kg/m3，与用途相近的其他材料比较，不仅密度低于所有高温合金，而且在高温结构陶瓷中也是密度较低的一种。

4电绝缘性

氮化硅陶瓷可做高温绝缘材料，其性能指标的优劣主要取决于合成方式与纯度，材料内未被氮化的游离硅，在制备中带入的碱金属、碱土金属、铁、钛、镍等杂志，均可恶化氮化硅陶瓷的电性能。一般氮化硅陶瓷在室温下、在干燥介质中的比电阻为1015～1016欧姆，介电常数是94～95，在高温下，氮化硅陶瓷仍保持较高的比电阻值，随着工艺条件的提高，氮化硅可以进入常用电介质行列。

5热学性质

烧结氮化硅 ,其热膨胀系数较低 ,为 2 53×10- 6/℃,导热率为 1842 W/ m ·K ,因此它具有优良的抗热震性能 ,仅次于石英和微晶玻璃 ,有实验报告说明密度为2500 kg/m3的反应烧结氮化硅试样由1200 ℃冷却至20℃热循环上千次，仍然不破裂，氮化硅陶瓷的热稳定性好，可在高温中长期使用。在氧化气氛中可使用到1400℃，在中性或还原气氛中一直可使用到1850℃。

6机械性质

氮化硅具有较高的机械强度，一般热压制品的抗折强度500～700MPa ,高的可达1000～1200MPa;反应烧结后的抗折强度200MPa ,高的可300～400MPa。虽然反应烧结制品的室温强度不高, 但在1200～1350℃的高温下 ,其强度仍不下降。氮化硅的高温蠕变小,例如,反应烧结的氮化硅在1200℃时荷重为24MPa,1000h后其形变为05 %。

7摩擦系数与自润滑性

氮化硅陶瓷摩擦系数较小，在高温高速的条件下，摩擦系数提高幅度也较小，因此能保证机构的正常运行，这是它一个突出的优点，氮化硅陶瓷开始对磨时滑动摩擦系数达到10至15，经精密磨合后，摩擦系数就大大下降，保持在05以下，所以氮化硅陶瓷被认为是具有自润滑性的材料。这种自润滑性产生的主要原因，不同于石墨，氮化硼，滑石等在于材料组织的鳞片层状结构。它是在压力作用下，摩擦表面微量分解形成薄薄得气膜，从而使摩擦面之间的滑动阻力减少，摩擦面得光洁度增加。这样越摩擦，阻力越小，磨损量也特别小，而大多数材料在不断摩擦后，因表面磨损或温度升高软化，摩擦系数往往逐渐增大。

8可机械加工性

氮化硅陶瓷可以通过机械加工的方式来达到所要求的形状和精度，表面光洁度。

9化学稳定性

氮化硅具有优良的化学性能 ,能耐除氢氟酸以外的所有无机酸和25%以下的氢氧化钠溶液腐蚀。它耐氧化的温度可达1400℃,在还原气氛中最高可使用到1870℃,对金属（特别是AL液）尤其对非金属不润湿。