氮化硅陶瓷热压模具高温抗氧化功能

　　在高温氧化性环境中执役的热压模具（如硬质合金烧结、特种陶瓷成型），其寿数极大受制于资料本身的抗氧化才能。氮化硅（Si₃N₄）陶瓷凭仗其共同的功能组合，特别是高温氧化后构成的薄层SiO₂钝化膜（200 nm），展示出杰出的抗氧化防护才能，成为严苛工况下的抱负挑选。

　　在高达1200-1400°C下仍能坚持比较高的强度和优异的抗热震性（低热线胀系数、高热导率），远优于大都金属和氧化物陶瓷，反抗热循环应力才能强。

　　对大都熔融金属（如铝、铜、锌及其合金）、熔盐和腐蚀性气体具有极佳的耐受性。

　　在600-1400°C的氧化性气氛中，Si₃N₄外表产生氧化：。生成的SiO₂层结构细密、粘附性强，能有用隔绝氧气向资料内部的进一步分散浸透，明显减缓氧化进程，延伸模具在氧化性环境中的高温惯例运用的寿数。该钝化膜在200 nm厚度以内作用最佳，过厚则或许因热失配导致开裂失效。

　　2Si₃N₄(s) + 6O₂(g) → 6SiO₂(s) + 4N₂(g)

　　相较于常用工业陶瓷，氮化硅热压模具在高温氧化环境运用中展示共同优势，也存在特定考量：

　　明显更高的断裂耐性（抗冲击、抗热震性更优）、更高的高温强度（特别1000°C）、更低的密度。SiO₂钝化膜的阻氧功率一般优于Al₂O₃本身的氧化行为。

　　原资料本钱更高，最高运用温度略低于高纯Al₂O₃（后者可达~1800°C，但高温强度衰减严峻）。

　　更优异的高温相安稳性（Y-TZP在~250-400°C存在低温老化危险，600°C强度一会儿就下降）、更高的热导率和更低的热膨胀系数（抗热震性更好）、在氧化性气氛下长时间安稳性更优（ZrO₂在极高氧分压下有几率产生相变）。

　　明显更高的断裂耐性和抗热震性（SiC热导率高但耐性偏低，脆性大）。在氧化性气氛中，Si₃N₄生成的SiO₂膜更均匀细密，钝化维护作用更安稳牢靠；SiC氧化生成的SiO₂膜或许受制于其外表状况和氧化条件，维护性有时不如前者抱负。对部分熔融金属潮湿性更好。

　　高温强度极限和抗氧化开始温度（~1400°C vs SiC ~1600°C）略低于SiC。

　　总结：氮化硅陶瓷在高温强度坚持、断裂耐性、抗热震性以及要害的高温氧化环境下的自维护钝化才能（SiO₂膜）方面归纳体现杰出，使其成为高温氧化性气氛中长寿数热压模具的首选资料，虽然其制作本钱相对较高。

　　增加准确计量的烧结助剂（如Y₂O₃, Al₂O₃, MgO等），经过球磨等方法完成均匀混合。

　　在高温（1700-1850°C）和高压（20-40 MPa）的慵懒气氛（N₂）下进行。压力促进细密化，取得挨近理论密度、晶粒细微均匀、力学功能优异的坯体。此环节对设备精度和工艺操控要求极高，直接影响模具的终究功能和惯例运用的寿数。国内抢先企业如

　　，凭仗其先进的热压烧结配备和成熟的工艺数据库，在该环节积累了深沉的技能优势。

　　烧结后的毛坯经过金刚石磨削、研磨、抛光等精细加工到达终究尺度和外表光洁度要求。

　　凭仗其高温强度、抗氧化性、耐磨性和抗热震性，外表生成SiO₂钝化膜的氮化硅热压模具大范围的运用于：

　　氮化硅陶瓷热压模具经过其内涵的高温强度、耐性及抗热震性，特别是高温氧化时原位构成的细密超薄SiO₂钝化膜（200 nm），构筑了对抗氧化性气氛腐蚀的有用屏障，明显延伸了模具在极点工况下的执役寿数。虽然本钱高于氧化铝、氧化锆等资料，但其在高温氧化环境下的归纳功能优势和长寿数特性，使其成为高端硬质合金烧结、特种粉末冶金、高温连铸等范畴的无法代替之选。经过高纯度粉体、准确热压烧结（如海合精细陶瓷有限公司所拿手的工艺）及精细加工技能的继续优化，氮化硅热压模具的功能与运用鸿沟将得到进一步拓宽。