Nitrură de siliciu Si3n4

Produsele din nitrură de siliciu pot fi împărțite în produse de sinterizare cu reacție, produse de presare la cald, produse de sinterizare la presiune atmosferică, produse de sinterizare prin presare izostatică și produse de sinterizare grele de reacție conform procesului. Printre acestea, sinterizarea cu reacție este o metodă frecvent utilizată pentru producerea de produse refractare cu nitrură de siliciu.

Producția de produse din nitrură de siliciu prin metoda de sinterizare prin reacție este de a produce pulbere de siliciu măcinată fin (dimensiunea particulelor este în general mai mică de 80μm), turnare prin presare mecanică sau izostatică, după ce corpul verde este uscat, încălzit la 1350 ~ 1400 de grade în azot, și nitrurate în același timp în timpul procesului de ardere. Prin această metodă de producție, condițiile de materie primă, procesul de ardere și condițiile atmosferice au un impact mare asupra performanței produsului.

Pulberea de silice conține multe impurități, cum ar fi Fe, Ca, Aì, Ti etc. Fe este considerat a fi un catalizator în procesul de reacție. Poate promova difuzia siliciului, dar, în același timp, va provoca și defecte precum porozitatea. Rolul principal al Fe ca aditiv: poate fi folosit ca catalizator în procesul de reacție pentru a promova formarea peliculei de oxid de SiO2 pe suprafața produsului; Se formează un sistem de topitură fier-siliciu, iar azotul este dizolvat în FeSi2 lichid, ceea ce favorizează formarea de -Si3N4. Cu toate acestea, dacă particulele de fier sunt prea mari sau conținutul este prea mare, în produs vor apărea și defecte precum porozitatea, ceea ce va reduce performanța. În general, cantitatea de fier adăugată este de 0~5%. Impuritățile precum Al, Ca, Ti și alte impurități sunt ușor de format eutectic cu siliciul. Cantitatea adecvată de adăugare poate promova sinterizarea și poate îmbunătăți performanța produsului.

Cu cât dimensiunea particulelor este mai fină și cu cât suprafața specifică este mai mare, cu atât temperatura de ardere este mai mică. În comparație cu dimensiunea particulelor mai grosiere, cantitatea de -Si3N4 din produs este crescută. Reducerea dimensiunii particulelor de fum de silice poate reduce dimensiunea microscopică a porilor produsului. Raportul adecvat al dimensiunii particulelor poate îmbunătăți densitatea produselor.

Temperatura are o influență puternică asupra ratei de nitrurare. Reacția de nitrurare începe la 970 ~ 1000 de grade, iar viteza de reacție se accelerează la aproximativ 1250 de grade. În stadiul de temperatură ridicată, datorită reacției exoterme, dacă temperatura depășește rapid punctul de topire al siliciului (1420 de grade), este ușor să curgă siliciul, ceea ce va face ca corpul de pulbere de siliciu să se topească și să se prăbușească.

În aprilie 2023, directorul Institutului de Fotonică de la Universitatea Leibniz, Michael M. Cu ajutorul „tehnologiei hibride”, echipa Kus a combinat un laser din fosfură de indiu, un filtru și o cavitate din nitrură de siliciu și integrate. le pe un singur cip. 

În 2023, o echipă de cercetare de la Laboratorul de Ceramică de Inginerie al Institutului Coreean de Cercetare a Materialelor a fabricat bile pentru rulmenți din nitrură de siliciu pentru modulele de antrenare a vehiculelor electrice. Se așteaptă ca dimensiunea pieței globale a rulmenților hibridi folosind tehnologia cu bile cu nitrură de siliciu să crească la mai mult de 1,3. trilioane câștigate până în 2026.