Kiselnitrid Si3n4

Kiselnitridprodukter kan delas in i reaktionssintringsprodukter, varmpressningsprodukter, sintringsprodukter vid atmosfärstryck, isostatiska presssintringsprodukter och reaktionstunga sintringsprodukter enligt processen. Bland dem är reaktionssintring en vanlig metod för framställning av eldfasta kiselnitridprodukter.

Produktionen av kiselnitridprodukter genom reaktionssintringsmetod är att producera finmalet kiselpulver (partikelstorleken är i allmänhet mindre än 80μm), gjutning genom mekanisk eller isostatisk pressning, efter att den gröna kroppen har torkats, uppvärmd till 1350 ~ 1400 grader i kväve, och nitreras samtidigt under bränningsprocessen. Med denna produktionsmetod har råvaruförhållandena, bränningsprocessen och atmosfärsförhållandena stor inverkan på produktens prestanda.

Kiselpulver innehåller många föroreningar, såsom Fe, Ca, Aì, Ti, etc. Fe anses vara en katalysator i reaktionsprocessen. Det kan främja diffusionen av kisel, men samtidigt orsakar det defekter som porositet. Huvudrollen för Fe som tillsats: den kan användas som en katalysator i reaktionsprocessen för att främja bildningen av SiO2-oxidfilm på produktens yta; Ett smältsystem av järn och kisel bildas och kväve löses i flytande FeSi2, vilket främjar bildningen av -Si3N4. Men om järnpartiklarna är för stora eller halten är för hög kommer även defekter som porositet att uppstå i produkten, vilket minskar prestandan. I allmänhet är mängden järn som tillsätts 0~5 %. Föroreningar som Al, Ca, Ti och andra föroreningar är lätta att bilda eutektiska med kisel. Den lämpliga mängden tillsats kan främja sintring och förbättra produktens prestanda.

Ju finare partikelstorlek och ju större specifik yta, desto lägre bränntemperatur. Jämfört med den grövre partikelstorleken ökar mängden -Si3N4 i produkten. Att minska partikelstorleken hos kiseldioxidrök kan minska produktens mikroskopiska porstorlek. Lämpligt partikelstorleksförhållande kan förbättra produkternas densitet.

Temperaturen har ett starkt inflytande på nitreringshastigheten. Nitreringsreaktionen startar vid 970~1000 grader, och reaktionshastigheten accelererar vid cirka 1250 grader. I högtemperatursteget, på grund av den exoterma reaktionen, om temperaturen snabbt överstiger kiselns smältpunkt (1420 grader), är det lätt att flyta kisel, vilket kommer att få kiselpulverkroppen att smälta och kollapsa.

I april 2023, direktören för Institutet för fotonik vid Leibniz universitet, Michael M. Med hjälp av "hybridteknologi" kombinerade Kus-teamet en laser gjord av indiumfosfid, ett filter och en hålighet gjord av kiselnitrid och integrerad dem på ett enda chip. 

År 2023 har en forskargrupp från Engineering Ceramics Laboratory vid Korea Institute of Materials Research tillverkat lagerkulor av kiselnitrid för drivmoduler för elfordon. Den globala marknadsstorleken för hybridlager som använder kiselnitridkulteknologi förväntas växa till mer än 1,3 biljoner vunna 2026.