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氮化硅在耐火材料中的應(yīng)用

發(fā)布時間：2025-03-31

氮化硅陶瓷是一種人工合成的材料，其結(jié)構(gòu)中硅原子和氮原子間的共價鍵力強，因此其具有高強度、高硬度、耐腐蝕、抗氧化、耐磨損，良好的抗熱沖擊等特點，被材料界認(rèn)為是綜合性能優(yōu)良、可應(yīng)用于高溫領(lǐng)域的一種工程陶瓷材料。

氮化硅陶瓷具有良好的綜合性能，具有廣闊的應(yīng)用前景，長期以來，材料工作者一直致力于開發(fā)氮化硅陶瓷的優(yōu)異性能，不斷地開拓其應(yīng)用領(lǐng)域。隨著新技術(shù)的發(fā)展和理論的不斷深入，氮化硅陶瓷作為一種性能優(yōu)異的工程材料，必將得到更加迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。

性能

氮化硅陶瓷具有很高的斷裂韌性和常溫強度，即使在高溫下，其強度也不會降低很多，高溫穩(wěn)定性良好。其主要的各項性能如下:

1.氮化硅材料線膨脹系數(shù)較低，導(dǎo)熱性良好，具有優(yōu)良的抗熱震性;

2.氮化硅的硬度非常大，為9-9.5，僅次于金剛石、BN等少數(shù)超硬物質(zhì);

3.氮化硅的摩擦系數(shù)小，本身具有自潤滑性，耐磨損;

4.氮化硅具有良好的機械性能，熱壓和反應(yīng)燒結(jié)的樣品都能獲得較高的抗彎強度，甚至能高達上千兆帕。其高溫穩(wěn)定性好，高溫下仍然具有比較高的抗彎強度，高溫蠕變很小;

5.氮化硅材料具有良好的絕緣性能，是高溫下良好的絕緣體材料;

6.氮化硅的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不受到除氫氟酸外所有無機酸的侵蝕，在某些堿中，也能穩(wěn)定的存在;

7.氮化硅陶瓷在氧化時，表面容易形成一層致密的二氧化硅膜，阻礙其繼續(xù)氧化。它耐氧化的溫度可達1400℃，在還原氣氛中最高可使用到1870℃。

8.氮化硅與高溫的金屬溶液和熔融渣不潤濕，可以作為高溫金屬溶液過濾器和優(yōu)秀的耐熔渣侵蝕材料。

應(yīng)用

1.在煉鐵耐火材料中的應(yīng)用

近些年來，大型高爐所用的剛玉-碳化硅-氮化硅-碳制品有了長足的發(fā)展。而氮化硅、氧氮化硅或塞隆結(jié)合的碳化硅耐火制品在大型高爐的中段部位、焦?fàn)t承重部位已經(jīng)得到了大規(guī)模的應(yīng)用。另外，剛玉-碳化硅-氮化硅-碳質(zhì)的耐火材料在魚雷車的應(yīng)用也越來越多，其抗侵蝕性良好，耐磨損，抗沖刷，魚雷車內(nèi)襯耐火材料的使用壽命大大提高。

2.在煉鋼耐火材料中的應(yīng)用

近幾年來，氮化硅在國內(nèi)外先后應(yīng)用于鋼包底部的滑板材料中。在滑板中添加氮化硅質(zhì)材料，提高了滑板的耐磨性、抗沖刷性和使用壽命，降低了鋼包精煉的噸鋼成本。

3.在鋁、銅、鋅等有色金屬冶煉耐火材料中的應(yīng)用

氮化硅陶瓷在高溫下與金屬溶液不潤濕，所以其可用于有色金屬冶煉過程的高溫部件，如測溫?zé)犭娕继坠埽�冶煉爐爐襯及各種容器內(nèi)襯、坩堝等。氮化硅陶瓷制品抗熱震性好，可以在高溫下，或者在高溫-低溫循環(huán)中穩(wěn)定地長期使用。

4.在窯具材料中的應(yīng)用

陶瓷棚板即是以碳化硅為顆粒原料，金屬Si為細粉，在高溫氮氣氣氛下進行反應(yīng)燒結(jié)制備的氮化硅結(jié)合碳化硅材料，材料的性能得到大幅度地提高。同粘土結(jié)合的碳化硅棚板相比，材料的高溫性能得到大幅度提高，并且解決了粘土結(jié)合碳化硅棚板使用時因碳化硅的氧化導(dǎo)致棚板鼓脹破壞的問題。

來源：鄭州瑞沃新材料有限公司

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