氮化硅陶瓷与可加工陶瓷哪个的性能好?
一、氮化硅陶瓷
性能:烧结时不收缩的无机材料,热膨胀系数小且极耐高温,强度一直可以维持到1200C的高温而不下降,热震稳定性极好并有惊人的耐化学腐蚀性能,能耐几乎所有的无机酸和30%以下的烧碱溶液,是一种高性能电绝缘材料。
优点:抵抗冷热冲击性能好,在空气中加热到1000C以上,急剧冷却再急剧加热,也不会碎裂,相较于氧化铝来说不易传热。
缺点:断裂韧性系数低,在陶瓷里面机械强度属于中下等,易裂易碎。
应用:高温轴承、机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道及阀门等。
二、碳化硅陶瓷
性能:具有优良的常温力学性能,高能抗弯强度,优良的抗氧化性,良好的耐腐
蚀性,高的抗磨损以及低的摩擦系数,其高温强度可一直维持到1600C,是陶瓷
材料中高温强度最好的材料,抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。
优点:碳化硅陶瓷具有优良的抗高温蠕变性能,且具有半导体性能,少量杂质的掺入会
表现出良好的导电性,加工可获得镜面的效果。
缺点:碳化硅陶瓷的缺点是断裂韧性较低,即脆性较大。
应用:广泛应用于大型高炉内衬;机械密封环,去金属毛刺的刀具等。
性质:分子式为SiC,其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,可作为磨料和其他某些工业材料使用。工业用碳化硅于1891年研制成功,是最早的人造磨料。在陨石和地壳中虽有少量碳化硅存在,但迄今尚未找到可供开采的矿源。
纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同,而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色,透明度随其纯度不同而异。碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的
α-SiC和立方体的β-SiC(称立方碳化硅)。α-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体,已发现70余种。β-SiC于2100℃以上时转变为α-SiC。
碳化硅的工业制法是用优质石英砂和石油焦在电阻炉内炼制。炼得的碳化硅块,经破碎、酸碱洗、磁选和筛分或水选而制成各种粒度的产品。
碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用的基本品种,都属α-SiC。①黑碳化硅含SiC约98.5%,其韧性高于绿碳化硅,大多用于加工抗张强度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等。②绿碳化硅含SiC99%以上,自锐性好,大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃,也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具。此外还有立方碳化硅,它是以特殊工艺制取的黄绿色晶体,用以制作的磨具适于轴承的超精加工,可使表面粗糙度从Ra32~0.16微米一次加工到Ra0.04~0.02微米。
碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,除作磨料用外,还有很多其他用途,例如:以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁,可提高其耐磨性而延长使用寿命1~2倍用以制成的高级耐火材料,耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。低品级碳化硅(含SiC约85%)是极好的脱氧剂,用它可加快炼钢速度,并便于控制化学成分,提高钢的质量。此外,碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。
碳化硅的硬度很大,具有优良的导热性能,是一种半导体,高温时能抗氧化。
作用:
1)作为磨料,可用来做磨具,如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。
(2)作为冶金脱氧剂和耐高温材料。
碳化硅主要有四大应用领域,即: 功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。目前碳化硅粗料已能大量供应, 不能算高新技术产品,而技术含量极高
的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济。
(3)高纯度的单晶,可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。
氮化硅是价格较贵!
氧化锆它的相变增韧效果不稳定,有时效性,一旦这一问题克服,不光氧化锆,整个陶瓷领域都会可能有突破!。
氧化铝比较更普遍些便宜些,耐温强度都不错,氧化锆耐磨比氧化铝好,使用温度也高,但是抗热震比氧化铝差。氮化硅的话耐磨抗热震强度等综合性能好,但是使用温度比其他两种要低。价格最贵。
氧化铝陶瓷是应用最早,到现在还在应用的陶瓷材料。价格便宜,性能稳定,产品多样化。市场肯定是氧化铝的大最大,为什么呢?比较后两者,你就明白了。
主要 从性能和价格上进行比较。那么从市场角度就是性价比了。
从价格上来说,氧化铝最便宜,粉体原料的制备工艺也非常成熟,而后两者在这方面具有明显的劣势,这也是制约后两者发展的瓶颈之一。
从性能上来说,氮化硅和氧化锆的强度、韧性等机械性能远优于氧化铝,似乎性价比还合适,但事实上存在很多问题。
先从氧化锆来说,它具有高韧性,原因是有稳定剂的存在,但是它的这种高韧性是有时效性的,比如氧化锆器件放置空气一段时间后,失稳,那么性能就会严重下降,甚至开裂!!!而且高温时候是没有亚稳相,那就没有高韧性的特点,因此无法在高温使用和室温的时效性都严重制约氧化锆发展,应该说它是三者中市场最小的。
谈到氮化硅,也是近二十来年的热门陶瓷,但是它的成品制备工艺也比氧化铝要复杂,相比氧化锆的应用要好得多,但还是不如氧化铝。