氮化硅在耐火材料中的應用
2025-03-31氮化硅陶瓷是一種人工合成的材料，其結構中硅原子和氮原子間的共價鍵力強，因此其具有高強度、高硬度、耐腐蝕、抗氧化、耐磨損，良好的抗熱沖擊等特點，被材料界認為是綜合性能優良、可應用于高溫領域的一種工程陶瓷材料。
氮化硅陶瓷具有良好的綜合性能，具有廣闊的應用前景，長期以來，材料工作者一直致力于開發氮化硅陶瓷的優異性能，不斷地開拓其應用領域。隨著新技術的發展和理論的不斷深入，氮化硅陶瓷作為一種性能優異的工程材料，必將得到更加迅速的發展和廣泛的應用。
性能
氮化硅陶瓷具有很高的斷裂韌性和常溫強度，即使在高溫下，其強度也不會降低很多，高溫穩定性良好。其主要的各項性能如下:
1.氮化硅材料線膨脹系數較低，導熱性良好，具有優良的抗熱震性;
2.氮化硅的硬度非常大，為9-9.5，僅次于金剛石、BN等少數超硬物質;
3.氮化硅的摩擦系數小，本身具有自潤滑性，耐磨損;
4.氮化硅具有良好的機械性能，熱壓和反應燒結的樣品都能獲得較高的抗彎強度，甚至能高達上千兆帕。其高溫穩定性好，高溫下仍然具有比較高的抗彎強度，高溫蠕變很小;
5.氮化硅材料具有良好的絕緣性能，是高溫下良好的絕緣體材料;
6.氮化硅的化學性質非常穩定，不受到除氫氟酸外所有無機酸的侵蝕，在某些堿中，也能穩定的存在;
7.氮化硅陶瓷在氧化時，表面容易形成一層致密的二氧化硅膜，阻礙其繼續氧化。它耐氧化的溫度可達1400℃，在還原氣氛中最高可使用到1870℃。
8.氮化硅與高溫的金屬溶液和熔融渣不潤濕，可以作為高溫金屬溶液過濾器和優秀的耐熔渣侵蝕材料。
應用
1.在煉鐵耐火材料中的應用
近些年來，大型高爐所用的剛玉-碳化硅-氮化硅-碳制品有了長足的發展。而氮化硅、氧氮化硅或塞隆結合的碳化硅耐火制品在大型高爐的中段部位、焦爐承重部位已經得到了大規模的應用。另外，剛玉-碳化硅-氮化硅-碳質的耐火材料在魚雷車的應用也越來越多，其抗侵蝕性良好，耐磨損，抗沖刷，魚雷車內襯耐火材料的使用壽命大大提高。
2.在煉鋼耐火材料中的應用
近幾年來，氮化硅在國內外先后應用于鋼包底部的滑板材料中。在滑板中添加氮化硅質材料，提高了滑板的耐磨性、抗沖刷性和使用壽命，降低了鋼包精煉的噸鋼成本。
3.在鋁、銅、鋅等有色金屬冶煉耐火材料中的應用
氮化硅陶瓷在高溫下與金屬溶液不潤濕，所以其可用于有色金屬冶煉過程的高溫部件，如測溫熱電偶套管，冶煉爐爐襯及各種容器內襯、坩堝等。氮化硅陶瓷制品抗熱震性好，可以在高溫下，或者在高溫-低溫循環中穩定地長期使用。
4.在窯具材料中的應用
陶瓷棚板即是以碳化硅為顆粒原料，金屬Si為細粉，在高溫氮氣氣氛下進行反應燒結制備的氮化硅結合碳化硅材料，材料的性能得到大幅度地提高。同粘土結合的碳化硅棚板相比，材料的高溫性能得到大幅度提高，并且解決了粘土結合碳化硅棚板使用時因碳化硅的氧化導致棚板鼓脹破壞的問題。
來源：鄭州瑞沃新材料有限公司
（版權歸原作者或機構所有）