Чому вироби з нітриду кремнію іноді піддаються ущільненню в результаті спікання?

У нашому сучасному житті багато предметів першої необхідності покладаються на хімічні речовини, і продукти з нітриду кремнію також виготовляються з використанням хімічних компонентів. Ці вироби не тільки надзвичайно міцні, але й можуть похвалитися вражаючою міцністю та твердістю. Однак деякі люди дивуються, чому продукти з нітриду кремнію іноді ущільнюються під час спікання. Давайте обговоримо це питання.

Багато виробів з нітриду кремнію спікають за допомогою таких методів, як тиск газу, гаряче пресування та гаряче ізостатичне пресування. Хоча існують інші методи, ці три є найпоширенішими та часто використовуються багатьма виробниками.

Гаряче ізостатичне пресування дозволяє виробам з нітриду кремнію досягти вищих характеристик. Однак його використання для розробки продукту потребує сучасного обладнання та апаратного забезпечення, що збільшує витрати для багатьох виробників, перешкоджаючи широкому-впровадженню. Тому більші виробники часто вибирають цей спосіб спікання.

Загальні методи пневматичного пресування можуть пригнічувати розкладання порошку нітриду кремнію через високі температури. Вводячи під час спікання газоподібний азот під певним тиском, можна отримати нітрид кремнію більшої щільності. Однак його вплив на підвищення щільності обмежений.

Якщо температура спікання постійно підвищується, можна полегшити процеси масообміну дифузії та розчинення, значно зменшуючи в’язкість системи та збільшуючи плинність, таким чином сприяючи ущільненню. Однак надмірно високі температури не тільки витрачають енергію, але й призводять до надмірної рідкої фази та надмірно низької в’язкості, що спричиняє деформацію продукту, погіршення продуктивності та зниження щільності. Це робить контроль відповідної температури спікання та часу витримки ключовим моментом у більшості досліджень.

В даний час гаряче пресування є широко поширеним методом. Постійно застосовуючи тиск від температури навколишнього середовища в поєднанні з постійним механічним тиском і зовнішнім тиском можна забезпечити додаткову рушійну силу. Порівняно з традиційними процесами спікання, температуру виробів з нітриду кремнію можна знизити на 100–200 градусів, час спікання значно скорочується, а щільність може досягати понад 99%.

Однак цей зовнішній тиск не є панацеєю; він має верхню межу. Крім того, міцність самої графітової форми обмежена, що ускладнює легке вирішення проблеми завантаження під високим тиском. Крім того, ремесла-з підтримкою поточного тиску в основному виготовляються під постійним тиском, що призводить до проблеми ущільнення виробів з нітриду кремнію, згаданих вище. Вирішити цю проблему непросто і вимагає професійної роботи. Якщо операція не стандартизована або персонал не розуміє процесу, відбудеться ущільнення, що також спричинить певні втрати.