不同燒結(jié)工藝制備的氮化硅陶瓷，應(yīng)用上有何區(qū)別？

　　特種陶瓷種類繁多，在不同的領(lǐng)域有所突破。其中，“氮化硅陶瓷”具有高彎曲強(qiáng)度、高斷裂韌性、良好的抗蠕變性、高硬度、高耐磨等優(yōu)良性能。各方面都比較均衡，被譽(yù)為是結(jié)構(gòu)陶瓷家族中綜合性能較為優(yōu)良的一類，其商業(yè)應(yīng)用似乎比其他特種陶瓷更為廣泛。

　　不過氮化硅整體優(yōu)勢突出，并不代表它的內(nèi)在質(zhì)量就可以完全統(tǒng)一，就像吃飯一樣，即使原料一樣，大師手藝的味道當(dāng)然也不同。不同的工藝，尤其是不同的燒結(jié)工藝，生產(chǎn)出的氮化硅陶瓷在成本和性能上有一定的差異，從而造成其應(yīng)用的下游領(lǐng)域不同。至于區(qū)別，詳情請看下文。

　　目前用于各個(gè)領(lǐng)域的氮化硅陶瓷材料基本上采用以下燒結(jié)方法制備：反應(yīng)燒結(jié)、常壓燒結(jié)等。此外，放電等離子燒結(jié)、重?zé)Y(jié)等新型燒結(jié)方式也因其具有的不同優(yōu)勢受到學(xué)者的關(guān)注。

　　不同工藝制備的氮化硅性能有一定差異，一般用于不同的高溫結(jié)構(gòu)件、耐磨件或耐腐蝕件。因此，采用不同的燒結(jié)工藝，結(jié)合不同的工藝參數(shù)，控制材料的微觀結(jié)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)氮化硅產(chǎn)品不同用途和優(yōu)異性能的關(guān)鍵。

　　1、反應(yīng)燒結(jié)法

　　反應(yīng)燒結(jié)是指使原料成型體在一定溫度下通過固相、液相和氣相進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)對規(guī)定的組分進(jìn)行致密化和合成，得到預(yù)定的燒結(jié)體的過程。其工藝是：將高純硅粉與粘合劑混合成型，然后置于N2氣氛中或浸入熔融硅中，在坯體中與硅或氮或熔融硅反應(yīng)，制備氮化硅制品。

　　2、熱壓燒結(jié)法

　　為了彌補(bǔ)反應(yīng)燒結(jié)法的不足，后來的研究人員在各種氧化物中加入氮化硅粉末作為燒結(jié)添加劑，在一定壓力以上、1600℃以上的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，這個(gè)過程后來被稱為熱壓燒結(jié)。

　　熱壓燒結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)是制備的Si3N4陶瓷比其他工藝燒結(jié)的Si3N4具有更好的力學(xué)性能，具有更高的硬度、強(qiáng)度和韌性，常用于生產(chǎn)陶瓷工具。陶瓷刀具材料是一種很有前途的高速切削刀具材料，在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。由于氮化硅具有非常高的耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，因此可以在高速條件下長時(shí)間切割。但是，這種方法也有缺點(diǎn)，制備成本高，所需燒結(jié)設(shè)備較復(fù)雜。同時(shí)，燒結(jié)過程當(dāng)中的單軸壓力使樣品性能各向異性。