1. Теоретическая плотность нитрида кремния.
Теоретическая плотность нитрида кремния (Si3N4) составляет около 3,2 г/см3 в зависимости от фазового состава. Эта относительно низкая плотность в сочетании с высокой твердостью и прочностью материала придает керамике из нитрида кремния превосходное соотношение прочности-к-весу, что является одной из причин, по которой она используется в компонентах,-вращающихся с высокой скоростью, таких как подшипники.
2. Порошок в сравнении с плотностью спеченного материала
Плотность исходного порошка мала из-за упаковки частиц, а плотность спеченного компонента по мере уплотнения материала приближается к теоретическому значению. Степень уплотнения выражается как относительная плотность: плотность спеченного материала, деленная на теоретическую плотность. Для конструкционных керамических компонентов требуется высокая относительная плотность, обычно выше 98%.
3. Факторы, контролирующие уплотнение
Вспомогательные средства для спекания:оксиды, такие как иттрий и оксид алюминия, способствуют жидкофазному спеканию и уплотнению.
Качество порошка:мелкий чистый порошок с правильным соотношением фаз спекается до более высокой плотности.
Условия спекания:температура, давление, атмосфера и время контролируют уплотнение.
Обработка:Плотность сырца и дефекты прессовки ограничивают конечную плотность.
4. Почему плотность имеет значение
Плотность контролирует механические свойства керамики: более высокая плотность дает более высокую прочность, твердость и ударную вязкость, а меньшая пористость уменьшает разброс свойств. Плотность также влияет на теплопроводность и износостойкость детали. По этой причине плотность является одним из ключевых параметров приемки спеченных деталей из нитрида кремния.
5. Измерение плотности
Плотность спеченных компонентов измеряется методом Архимеда, где плотность определяется по весу в воздухе и воде, или геометрическими методами для простых форм. Относительная плотность рассчитывается на основе теоретического значения и указывается в сертификате материала. Измерение плотности сочетается с контролем микроструктуры для контроля качества.
6. Часто задаваемые вопросы
В1: Какова плотность нитрида кремния?Теоретическая плотность составляет около 3,2 г/см3; спеченные компоненты достигают высокой относительной плотности, обычно выше 98%.
В2: Почему низкая плотность ценна?Он обеспечивает высокое соотношение прочности-к-весу вращающихся и структурных компонентов.
В3: Что контролирует плотность спекания?Вспомогательные средства для спекания, качество порошка, условия спекания и обработка сырца.
Вопрос 4: Почему плотность имеет значение?Более высокая плотность обеспечивает более высокую прочность, твердость, ударную вязкость и теплопроводность при меньшем разбросе свойств.
В5: Как измеряется плотность?По методу Архимеда, сравнивая вес воздуха и воды.
Вопрос 6: Что такое относительная плотность?Плотность спеченного материала, деленная на теоретическую плотность, выраженная в процентах.
