氮化硅陶瓷的材料特性是怎样的？
发布时间: 2025-04-15
氮化硅陶瓷（Si₃N₄）具有高强度、低密度、耐高温、低热膨胀系数、自修复氧化层抑制蠕变、抗辐照与化学稳定性等特性。这些特性使得氮化硅陶瓷在众多应用领域中表现出色。
氮化硅陶瓷（Si₃N₄）具有高强度、低密度、耐高温、低热膨胀系数、自修复氧化层抑制蠕变、抗辐照与化学稳定性等特性。这些特性使得氮化硅陶瓷在众多应用领域中表现出色。
具体特性
高强度和低密度：氮化硅陶瓷的抗弯强度在800-1200 MPa之间，是氧化铝的2-3倍，接近部分合金钢。其密度为3.2-3.4 g/cm³，仅为钢的40%。
耐高温：氮化硅陶瓷在空气中可以长期使用至1200℃，短期可达1600℃。其热膨胀系数仅为2.8-3.2×10⁻⁶/℃（室温至1000℃），远低于不锈钢和氧化铝陶瓷。
低热膨胀：在剧烈温变中，氮化硅陶瓷的热膨胀量可控制在0.05%以内，尺寸波动率低于0.3%。
自修复氧化层抑制蠕变：当温度升至800℃以上时，氮化硅表面会生成非晶SiO₂层，动态填充微裂纹并抑制氧扩散，将高温蠕变速率降至1×10⁻⁹s⁻¹（1200℃）。
抗辐照与化学稳定性：Si-N键的高键能（4.5 eV）赋予氮化硅卓越的辐照稳定性，在10⁷Gyγ射线剂量下体积膨胀率<0.2%。同时，其对强酸（除氢氟酸）、强碱及氧化/还原气氛的耐受性，避免了腐蚀导致的尺寸畸变。
优异的电学性能：氮化硅陶瓷在高温下仍保持绝缘性，体积电阻率为10¹⁴-10¹⁶Ω·cm，介电常数为8-9。
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