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氮化硅陶瓷行业研究报告 2020年 简版
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氮化硅陶瓷简介
? 氮化硅（Si3N4）陶瓷是基本结构单元为[SiN4]四面体的无机非金属强共价键
化合物。Si3N4是一种新型的高温结构陶瓷材料，具有优良的化学性能，兼有
抗热震性好，高温蠕变小，对多种有色金属融体不润湿，硬度高，具有自润
滑性，已广泛应用到切削刀具、冶金、航空、化工等行业之中。
α-Si3N4 针状结晶体，呈白色或灰白色
Si3N4
β-Si3N4
颜色较深，呈致密的颗粒状多面体或短棱柱体
两者均为六方晶系，都是以[SiN4] 四面体共用顶角构成的三维空间网络。
4-
在高温状态下，β相在热力学上更稳定。
资料来源：赛瑞研究
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氮化硅陶瓷特性
? 氮化硅特殊的稳定网络结构赋予了其陶瓷材料诸多优异性能，特别是高强度、
耐磨损、耐腐蚀，耐高温，高理论热导率值等。
材料结构
性能特点
其基本结构单元为[SiN4]
四面体，结构中氮原子与
硅原子间结合力很强，相
互间形成连续坚固的网络
结构
应用效果
硬度大、强度高、热膨胀
系数小、高的理论热导率、
高温蠕变小、抗氧化性能
好、耐腐蚀性能好，能经
受强烈的辐射照射
高抗弯强度及断裂韧性、
高耐磨损性和一定的自润
滑能力、优异的隔热能力。
因而用作轴承材料、电子
封装基板等材料
资料来源：赛瑞研究
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氮化硅粉体制备工艺
? 氮化硅粉体有三种，分别为α-Si3N4粉体、β-Si3N4粉体和α/β复合Si3N4粉体。
? 高质量的粉体是获得高性能氮化硅陶瓷的首要条件，氮化硅粉体有多种制备工
艺，不同的合成工艺对氮化硅粉末特性有很大的影响。
氮化硅粉体主要制备工艺
制备方法
主要反应式
特点
直接氮化法
3Si+2N2→Si3N4
工艺简单、效率高、成本低
SiCl4+6NH3→Si(NH)2+4NH4Cl
Si(NH)2→Si3N4+2NH3
硅亚胺热解法
粉体品质高、工艺复杂、成本高
气相合成法 3SiCl4+4NH3→Si3N4+12HCl纯度高、烧结活性好、产量低
碳热还原法 3SiO2+6C+2N2→Si3N4+6CO
有碳残余、难以商业化
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资料来源：赛瑞研究。。。以下略