氮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:以特殊工艺把氮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GAO级耐火材料,耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。氮化硅制品是高耐火的、热稳定性好的、耐磨的和有足够抗渣性的制品;但是氮化硅制品比较贵,这在很大程度限制了它的使用范围。但是近几年氮化硅制品的生产工艺不断改进,在价格上也有了很大的改进,这也让氮化硅制品在市场上的普及更有优势了。有时人们利用氮化硅砂耐磨的特性,把它渗到建筑材料中铺成人行道路面,比如火车站或地下电车站这些每天都有成千上万人出入的场所,这样就可以保证路面。虽然行人的鞋底较容易磨损些,但要在那样洪峰的地方经常修路面是更为麻烦的事情,所以首先要考虑路面的结实和耐磨。
以粘土为结合剂的制品在实践中广泛地使用着氮化硅粘土质耐火材料以粘土为结合剂的制品在实践中广泛地使用着氮化硅粘土质耐火材料。对于粘土来说,氮化硅是瘠化物,因此它可与粘土混合而无需熟料,当烧成时形成致密坚固的坯体。另一方面,对于氮化硅来说,粘土是增塑剂和烧结组分,当泥料中含有足够量的粘土时,可使用不加入或少量加入氮化硅细粉的泥料来制造制品。众所周知,金刚砂是由一类结晶形的氮组成的物质,而金刚砂是氮和硅组成的晶体。在元素周期表中,氮和硅是同一族的元素,因而两者的性质其相似,都是难熔的坚硬晶体。氮化硅在工业制造中有广泛的用途,它的电阻率改变不大,可用作电阻发热元件资料。氮化硅陶瓷使用规模很广,可用于石油工业、化 学工业、轿车、飞机、火箭、机械、矿业、造纸业、热处理、熔炼钢、核工业、微电子工业、激光等职业。用作喷嘴 、轴承、密封、阀片、热交换器、热电偶套管、阀系列元件、喷砂嘴、内衬、套管、封装资料、基片、反射屏、拉丝 模、成型模等。
近年来,半导体器件沿着大功率化、高频化、集成化的方向迅猛发展。半导体器件工作产生的热量是引起半导体器件失效的关键因素,而绝缘基板的导热性是影响整体半导体器件散热的关键。此外,在电动汽车、高铁等领域,半导体器件使用过程中往往要面临颠簸、震动等复杂的力学环境,这对所用材料的力学可靠性提出了严苛的要求。氮化硅(Si3N4)陶瓷是综合性能好的结构陶瓷材料。
Si3N4陶瓷及其性能特点
Si3N4具有3种结晶结构,分别是α相、β相和γ相。其中α相和β相是Si3N4常见的形态,均为六方结构。Si3N4陶瓷具有硬度大、强度高、热膨胀系数小、高温蠕变小、化性能好、热腐蚀性能好、摩擦系数小等诸多优异性能,是综合性能好的结构陶瓷材料。与其他陶瓷材料相比,Si3N4陶瓷材料具有明显优势,尤其是在高温条件下氮化硅陶瓷材料表现出的耐高温性能、对金属的化学惰性、超高的硬度和断裂韧性等力学性能。可以看出,Si3N4陶瓷的抗弯强度、断裂韧性都可达到AlN的2倍以上,特别是在材料可靠性上,Si3N4陶瓷具有其他二者无法比拟的优势。