氮化硅陶瓷介绍以及其在航空航天方面的运用

氧化锆陶瓷以及氧化铝陶瓷在市场上较为常见，它们的优势都特别突出，与其类似的工业陶瓷氮化硅陶瓷也具有一些独特的优点，接下来我们一起来了解下氮化硅陶瓷以及它在航空航天等方面的运用吧！

氮化硅陶瓷因具有耐高温、耐腐蚀、耐磨性能和独特的电性能，而被应用于航天军工、机械工程、通讯、电子、汽车、能源、化工生物等领域。

特别是在高温结构陶瓷领域，氮化硅陶瓷是综合性能最好，最有应用潜力和左右希望替代镍基合金并在高温领域获得广泛应用的新材料。

一、氮化硅的基本性能

 氮化硅的详细性能指标如下：

1、耐热，在常压下，Si3N4没有熔点，于1870℃左右直接分解，可耐氧化到1400℃，实际使用达1200℃(超过1200℃力学强度会下降)。

2、热膨胀系数小（2.8-3.2）×10-6/℃，导热系数高，抗热震，从室温到1000℃热冲击不会开裂。

3、摩擦系数小（0.1），有自润滑性，（加油的金属表面摩擦系数0.1-0.2）。

4、化学性质稳定，耐腐蚀，除氢氟酸外不与其他其他无机酸反应，800℃干燥气氛下不与氧发生反应，超过800℃，开始在在表面生成氧化硅膜，随着温度升高氧化硅膜逐渐变稳定，1000℃左右可与氧生成致密氧化硅膜。可保持至1400℃基本稳定。

5、氮化硅硬度高，耐磨损，莫氏硬度仅次于金刚石、立方氮化硼、碳化硼、碳化硅，抗机械冲击。

6、氮化硅是共价键化合物，很难致密，有时需外加助剂，密度约为3.4（不同成型方法致密度不一样，热压成型致密度较高，钢的密度约为7.85，钛合金的密度约为4.5左右，单位均为g/cm3）。

7、脆性大，是大多数陶瓷材料的通病，可采用连续纤维增韧，增加其韧性。

氮化硅陶瓷圆管

氮化硅陶瓷在航天军工领域中的运用：

航空制造是制造业中高新技术最集中的领域，属于先进制造技术，是新材料、新工艺和新技术的佼佼者。以飞机的涡轮发动机为例，阐述航空制造中氮化硅的应用。

飞机涡轮发动机

飞机涡轮发动机

以飞机的涡轮喷气发动机为例，压气机零部件温度在650℃以下，目前主要采用钛合金、铝合金及耐热钢。燃烧室燃烧区温度高达1800-2000℃，引入气流冷却后，燃烧室壁温仍然在900℃以上，常用高温合金（镍基及钴基合金）板材制造，为防止燃气冲刷、热腐蚀和隔热，常喷涂防护层，现采用弥散强化合金无需涂层可制备耐1200℃的燃烧室。

机构陶瓷氮化硅耐热，可在1400℃时仍然有高的强度、刚度（但超过1200℃时力学强度会下降），但比较脆，使用连续纤维增强的增强陶瓷可应用于涡轮部件，特别是小发动机的陶瓷叶片，涡轮外环和空气轴承。此外，氮化硅陶瓷比密度小，密度仅为钢轴承的41%，可有效降低飞机发动机重量，减低油耗。