ما هو سيراميك نيتريد السيليكون؟

مقارنة أداء سيراميك Si₃N₄ المحضر بطرق تلبيد مختلفة

1. التلبيد التفاعلي (RS):كان التلبيد التفاعلي هو الطريقة الأولى المستخدمة لتحضير سيراميك Si₃N₄ صناعيًا. إنها بسيطة وفعالة من حيث التكلفة وقادرة على تشكيل أشكال معقدة. ومع ذلك، لديها دورة إنتاج طويلة، والتي لا تساعد على الإنتاج على نطاق صناعي.

2. التلبيد بدون ضغط (PLS):هذه هي عملية التلبيد الأساسية والبسيطة. ومع ذلك، فهو يتطلب مواد خام Si₃N₄ عالية الجودة وغالبًا ما ينتج عنه سيراميك ذو كثافة أقل وانكماش كبير وميل إلى التشقق أو التشوه.

3. تلبيد بالضغط الساخن (HP):يؤدي تطبيق الضغط الميكانيكي أحادي المحور إلى زيادة القوة الدافعة للتلبيد، مما يسمح بإنتاج السيراميك الكثيف عند درجات حرارة أقل بـ 100-200 درجة مئوية من تلك المستخدمة في التلبيد بدون ضغط. تُستخدم هذه الطريقة عادةً لتصنيع سيراميك بسيط نسبيًا على شكل كتلة ولكن من الصعب تلبية متطلبات السمك والشكل للمواد الأساسية.

4. تلبد شرارة البلازما (SPS):يتميز SPS بالتلبيد السريع، وصقل الحبوب، وانخفاض درجات حرارة التلبيد. ومع ذلك، يتطلب تطبيق SPS استثمارات كبيرة في المعدات، ولا يزال تحضير سيراميك Si₃N₄ عالي الموصلية الحرارية عبر SPS في المرحلة التجريبية ولم يتم تصنيعه بعد.

5. تلبيد ضغط الغاز (GPS):من خلال تطبيق ضغط الغاز، تمنع هذه الطريقة تحلل السيراميك وفقدان الوزن عند درجات حرارة عالية. من الأسهل إنتاج السيراميك عالي الكثافة ويتيح إنتاج الدفعات. ومع ذلك، فإن عملية التلبيد بضغط الغاز ذات الخطوة الواحدة تكافح لإنتاج مكونات هيكلية ذات لون وبنية داخلية وخارجية موحدة. إن استخدام عملية تلبيد مكونة من خطوتين أو خطوات متعددة يمكن أن يقلل بشكل كبير من محتوى الأكسجين بين الحبيبات، ويحسن التوصيل الحراري، ويعزز الخصائص العامة.

ومع ذلك، فإن درجة حرارة التلبيد المرتفعة للتلبيد بضغط الغاز على مرحلتين أدت إلى تركيز الأبحاث السابقة بشكل أساسي على تحضير ركائز السيراميك Si₃N₄ ذات الموصلية الحرارية العالية وقوة الانحناء في درجة حرارة الغرفة. البحث عن سيراميك Si₃N₄ ذو الخواص الميكانيكية الشاملة والخواص الميكانيكية لدرجات الحرارة العالية محدود نسبيًا.