本篇文章給大家談?wù)剆i3n4是什么材料，以及si3n4是什么化合物對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助。

氮化硅Si3N4性質(zhì)怎么樣

氮化硅Si3N4性質(zhì)：

1)機(jī)械強(qiáng)度高，硬度接近于剛玉，有自潤滑性，耐磨室溫抗彎強(qiáng)度可以高達(dá)980MPa以上，能與合金鋼相比，而且強(qiáng)度可以一直維持到1200℃不下降

(2)熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)小，有良好的導(dǎo)熱性能，所以抗熱震性很好，從室溫到1000℃的熱沖擊不會(huì)開裂

(3)化學(xué)性能穩(wěn)定，幾乎可耐一切無機(jī)酸（HF除外）和濃度在30％以下燒堿（NaOH）溶液的腐蝕，也能耐很多有機(jī)物質(zhì)的侵蝕，對(duì)多種有色金屬熔融體（特別是鋁液）不潤濕，能經(jīng)受強(qiáng)烈的放射輻照

(4)密度低，比重小，僅是鋼的2/5，電絕緣性好。

Si3N4陶瓷材料作為一種優(yōu)異的高溫工程材料,最能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的是其在高溫領(lǐng)域中的應(yīng)用Si3N4今后的發(fā)展方向是:⑴充分發(fā)揮和利用Si3N4本身所具有的優(yōu)異特性;⑵在Si3N4粉末燒結(jié)時(shí),開發(fā)一些新的助熔劑,研究和控制現(xiàn)有助熔劑的最佳成分;⑶改善制粉、成型和燒結(jié)工藝;⑷研制Si3N4與SiC等材料的復(fù)合化,以便制取更多的高性能復(fù)合材料Si3N4陶瓷等在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用,為新型高溫結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展開創(chuàng)了新局面汽車工業(yè)本身就是一項(xiàng)集各種科技之大成的多學(xué)科性工業(yè),中國是具有悠久歷史的文明古國,曾在陶瓷發(fā)展史上做出過輝煌的業(yè)績,隨著改革開放的進(jìn)程,有朝一日,中國也必然躋身于世界汽車工業(yè)大國之列,為陶瓷事業(yè)的發(fā)展再創(chuàng)輝煌。

氮化硅是什么材料

氮化硅（Si3N4）是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。它是一種超硬物質(zhì)，本身具有潤滑性，并且耐磨損，為原子晶體。

Si3N4的簡介

氮化硅，固體的Si3N4是原子晶體，是空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)Si和周圍4個(gè)N共用電子對(duì)，每個(gè)N和周圍3個(gè)Si共用電子對(duì)，空間幾何能力比較強(qiáng)的話你可以自己想象一下......大體上是和金剛石中的碳原子結(jié)構(gòu)類似，不過是六面體又稱六方晶體。

是一種高溫陶瓷材料，硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 工業(yè)上常常采用純Si和純N2在1300度制取得到。

氮化硅是由硅元素和氮元素構(gòu)成的化合物。在氮?dú)鈿夥障?，將單質(zhì)硅的粉末加熱到1300-1400C之間，硅粉末樣品的重量隨著硅單質(zhì)與氮?dú)獾姆磻?yīng)遞增。在沒有鐵催化劑的情況下，約7個(gè)小時(shí)后硅粉樣品的重量不再增加，此時(shí)反應(yīng)完成生成Si3N4。除了Si3N4外，還有其他幾種硅的氮化物（根據(jù)氮化程度和硅的氧化態(tài)所確定的相對(duì)應(yīng)化學(xué)式）也已被文獻(xiàn)所報(bào)道。比如氣態(tài)的一氮化二硅（Si2N）、一氮化硅（SiN）和三氮化二硅（Si2N3)。這些化合物的高溫合成方法取決于不同的反應(yīng)條件（比如反應(yīng)時(shí)間、溫度、起始原料包括反應(yīng)物和反應(yīng)容器的材料）以及純化的方法。

Si3N4是硅的氮化物中化學(xué)性質(zhì)最為穩(wěn)定的（僅能被稀的HF和熱的H2SO4分解），也是所有硅的氮化物中熱力學(xué)最穩(wěn)定的。所以一般提及“氮化硅”時(shí)，其所指的就是Si3N4。它也是硅的氮化物中最重要的化合物商品。

在很寬的溫度范圍內(nèi)氮化硅都是一種具有一定的熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)、彈性模量較高的高強(qiáng)度硬陶瓷。不同于一般的陶瓷，它的斷裂韌性高。這些性質(zhì)結(jié)合起來使它具有優(yōu)秀的耐熱沖擊性能，能夠在高溫下承受高結(jié)構(gòu)載荷并具備優(yōu)異的耐磨損性能。常用于需要高耐用性和高溫環(huán)境下的用途，諸如氣輪機(jī)、汽車引擎零件、軸承和金屬切割加工零件。美國國家航空航天局的航天飛機(jī)就是用氮化硅制造的主引擎軸承。氮化硅薄膜是硅基半導(dǎo)體常用的絕緣層，由氮化硅制作的懸臂是原子力顯微鏡的傳感部件。 可在1300-1400C的條件下用單質(zhì)硅和氮?dú)庵苯舆M(jìn)行化合反應(yīng)得到氮化硅： 3 Si(s) + 2 N2(g) → Si3N4(s) 也可用二亞胺合成 SiCl4(l) + 6 NH3(g) → Si(NH)2(s) + 4 NH4Cl(s) 在0 C的條件下 3 Si(NH)2(s) → Si3N4(s) + N2(g) + 3 H2(g) 在1000 C的條件下 或用碳熱還原反應(yīng)在1400-1450C的氮?dú)鈿夥障潞铣桑? 3 SiO2(s) + 6 C(s) + 2 N2(g) → Si3N4(s) + 6 CO(g) 對(duì)單質(zhì)硅的粉末進(jìn)行滲氮處理的合成方法是在二十世紀(jì)50年代隨著對(duì)氮化硅的重新“發(fā)現(xiàn)”而開發(fā)出來的。也是第一種用于大量生產(chǎn)氮化硅粉末的方法。但如果使用的硅原料純度低會(huì)使得生產(chǎn)出的氮化硅含有雜質(zhì)硅酸鹽和鐵。用二胺分解法合成的氮化硅是無定形態(tài)的，需要進(jìn)一步在1400-1500C的氮?dú)庀伦鐾嘶鹛幚聿拍軐⒅D(zhuǎn)化為晶態(tài)粉末，二胺分解法在重要性方面是僅次于滲氮法的商品化生產(chǎn)氮化硅的方法。碳熱還原反應(yīng)是制造氮化硅的最簡單途徑也是工業(yè)上制造氮化硅粉末最符合成本效益的手段。

電子級(jí)的氮化硅薄膜是通過化學(xué)氣相沉積或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)制造的: 3 SiH4(g) + 4 NH3(g) → Si3N4(s) + 12 H2(g) 3 SiCl4(g) + 4 NH3(g) → Si3N4(s) + 12 HCl(g) 3 SiCl2H2(g) + 4 NH3(g) → Si3N4(s) + 6 HCl(g) + 6 H2(g) 如果要在半導(dǎo)體基材上沉積氮化硅，有兩種方法可供使用： 利用低壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)在相對(duì)較高的溫度下利用垂直或水平管式爐進(jìn)行。 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)在溫度相對(duì)較低的真空條件下進(jìn)行。 氮化硅的晶胞參數(shù)與單質(zhì)硅不同。因此根據(jù)沉積方法的不同，生成的氮化硅薄膜會(huì)有產(chǎn)生張力或應(yīng)力。特別是當(dāng)使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)時(shí)，能通過調(diào)節(jié)沉積參數(shù)來減少張力。

先利用溶膠凝膠法制備出二氧化硅，然后同時(shí)利用碳熱還原法和氮化對(duì)其中包含特細(xì)碳粒子的硅膠進(jìn)行處理后得到氮化硅納米線。硅膠中的特細(xì)碳粒子是由葡萄糖在1200-1350C分解產(chǎn)生的。合成過程中涉及的反應(yīng)可能是： SiO2(s) + C(s) → SiO(g) + CO(g) 3 SiO(g) + 2 N2(g) + 3 CO(g) → Si3N4(s) + 3 CO2(g) 或 3 SiO(g) + 2 N2(g) + 3 C(s) → Si3N4(s) + 3 CO(g) 作為粒狀材料的氮化硅是很難加工的——不能把它加熱到它的熔點(diǎn)1850C以上，因?yàn)槌^這個(gè)溫度氮化硅發(fā)生分解成硅和氮?dú)狻Ｒ虼擞脗鹘y(tǒng)的熱壓燒結(jié)技術(shù)是有問題的。把氮化硅粉末粘合起來可通過添加一些其他物質(zhì)比如燒結(jié)助劑或粘合劑誘導(dǎo)氮化硅在較低的溫度下發(fā)生一定程度的液相燒結(jié)后粘合成塊狀材料。但由于需要添加粘合劑或燒結(jié)助劑，所以這種方法會(huì)在制出的塊狀材料中引入雜質(zhì)。使用放電等離子燒結(jié)是另一種可以制備更純凈大塊材料的方法，對(duì)壓實(shí)的粉末在非常短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行電流脈沖，用這種方法能在1500-1700C的溫度下得到緊實(shí)致密的氮化硅塊狀物。

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