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- 2022-12-10 03:37:23
相对分子质量140.28。灰色、白色或灰白色。属高温难溶化合物,无熔点,废耐火砖长期回收,抗高温蠕变能力强,不含粘结剂的反应烧结氮化硅负荷软化点在1800℃以上;六方晶系。晶体呈六面体。反应烧结法制得的Si3N4密度为1.8~2.7g/cm3,热压法制得Si3N4密度为3.12~3.22g/cm3。莫氏硬度9~9.5,维氏硬度约为2200,显微硬度为32630MPa。熔点1900℃(加压下)。通常在常压下1900℃左右分解。比热容0.71J/(g·K)。生成热为-751.57kJ/mol。热导率为(2-155)W/(m·K)。线膨胀系数为2.8~3.2×10-6/℃(20~1000℃)。不溶于水。溶于。在空气中开始氧化的温度1300~1400℃。比体积电阻,20℃时为1.4×105 ·m,500℃时为4×108 ·m。弹性模量为28420~46060MPa。耐压强度为490MPa(反应烧结的)。1285℃时与二氮化二钙反应生成二氮硅化钙,600℃时使过渡金属还原,放出氮氧化物。抗弯强度为147MPa。可由硅粉在氮气中加热或卤化硅与氨反应而制得。电阻率在10^15-10^16Ω.cm。可用作高温陶瓷原料。
由于氮化硅与碳化硅、氧化铝、二氧化钍、氮化硼等能形成很强的结合,所以可用作结合材料,西藏废耐火砖,以不同配比进行改性。
此外,氮化硅还能应用到太阳能电池中。用PECVD法镀氮化硅膜后,不但能作为减反射膜可减小入射光的反射,而且,废耐火砖大量回收,在氮化硅薄膜的沉积过程中,反应产物氢原子进入氮化硅薄膜以及硅片内,起到了钝化缺陷的作用。这里的氮化硅氮硅原子数目比并不是严格的4:3,而是根据工艺条件的不同而在一定范围内波动,不同的原子比例对应的薄膜的物理性质有所不同。
用于超高温燃气透平,飞机引擎,电炉等。
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,废耐火砖常期回收,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。