从颗粒尺寸来说氮化硅微粉的颗粒一般为亚微米级,而氮化硅磨粉粉则根据不同的用途有很大的尺寸范围。金刚砂的晶体也同金刚石一样,在光照下,它可以发生各种折射,发出耀眼的光辉。金刚砂的硬度达到莫氏9度(金刚石为10度),所以它也是世界上硬度大的材料之一。氮化硅至少有70种结晶型态。α-氮化硅为比较常见的一种同质异晶物,在高于2000°C高温下形成,具有六角晶系结晶构造(似纤维锌矿)。β-氮化硅,立方晶系结构,与钻石相似,则在低于2000°C生成。虽然在异相触媒担体的应用上,因其具有比α型态更高之单位表面积而引人注目,但直至今日,此型态尚未有商业上之应用。
氮化硅制品在市场上的普及更有优势了氮化硅微粉是氮化硅粉体制备工业中附加值较高的一部分,选用的材料也是炉体中反应区间佳的那部分,产量较低。而磨料可以是除开回填料以外所有的氮化硅原材料。氮化硅制品是高耐火的、热稳定性好的、耐磨的和有足够抗渣性的制品;但是氮化硅制品比较贵,这在很大程度限制了它的使用范围。但是近几年氮化硅制品的生产工艺不断改进,在价格上也有了很大的改进,这也让氮化硅制品在市场上的普及更有优势了。氮化硅是人造矿物,原料为硅石和焦炭,在2000℃以上的高温电炉内合成。氮化硅质耐火材料分为三类:(1)加粘土等氧化物结合的制品;(2)氮化物结合的制品;(3)利用氮化硅的再结晶作用,加压成型自行结合的制品。其中应用普通的是粘土结合制品,我国目前生产和采用的是这一种。
硅粉中含有许多杂质,如Fe,Ca,Aì,Ti等。Fe被认为是反应过程中的催化剂。它能促进硅的扩散,但同时,也将造成气孔等缺陷。Fe作为添加剂的主要作用:在反应过程中可作催化剂,促使制品表面生成SiO2氧化膜;形成铁硅熔系,氮溶解在液态FeSi2中,促进β-Si3N4的生成。但铁颗粒过大或含量过高,制品中也会出现气孔等缺陷,降低性能。一般铁的加入量为0~5%。Al,Ca,Ti等杂质,易与硅形成低共熔物。适当的添加量,可以促进烧结,提高制品的性能。
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