氮化硅是由硅元素和氮元素構(gòu)成的化合物。在氮氣氣氛下,將單質(zhì)硅的粉末加熱到1300-1400°C之間,硅粉末樣品的重量隨著硅單質(zhì)與氮氣的反應(yīng)遞增。在沒有鐵催化劑的情況下,約7個小時后硅粉樣品的重量不再增加,此時反應(yīng)完成生成Si3N4。除了Si3N4外,還有其他幾種硅的氮化物(根據(jù)氮化程度和硅的氧化態(tài)所確定的相對應(yīng)化學(xué)式)也已被文獻所報道。
性能
1、耐熱,在常壓下,Si3N4沒有熔點,于1870℃左右直接分解,可耐氧化到1400℃,實際使用達1200℃(超過1200℃力學(xué)強度會下降)。
2、熱膨脹系數(shù)?。?.8-3.2)×10-6/℃,導(dǎo)熱系數(shù)高,抗熱震,從室溫到1000℃熱沖擊不會開裂。
3、摩擦系數(shù)?。?.1),有自潤滑性,(加油的金屬表面摩擦系數(shù)0.1-0.2)。
4、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,耐腐蝕,除氫氟酸外不與其他其他無機酸反應(yīng),800℃干燥氣氛下不與氧發(fā)生反應(yīng),超過800℃,開始在在表面生成氧化硅膜,隨著溫度升高氧化硅膜逐漸變穩(wěn)定,1000℃左右可與氧生成致密氧化硅膜??杀3种?400℃基本穩(wěn)定。
5、氮化硅硬度高,耐磨損,莫氏硬度僅次于金剛石、立方氮化硼、碳化硼、碳化硅,抗機械沖擊。
6、氮化硅是共價鍵化合物,很難致密,有時需外加助劑,密度約為3.4(不同成型方法致密度不一樣,熱壓成型致密度較高,鋼的密度約為7.85,鈦合金的密度約為4.5左右,單位均為g/cm3)。
7、脆性大,可采用氮化硅纖維增韌,使其高溫強度穩(wěn)定。