01
氮化硅陶瓷概述
定义、发展历史、基本特性(高硬度、耐高温、抗热震性)及应用领域(轴承、刀具、航空航天)。
基础应用
02
氮化硅晶体结构
α相与β相的晶体结构差异、相变机制、晶型对性能的影响。
晶体学相变
03
原料选择与预处理
Si₃N₄粉体制备方法(直接氮化法、碳热还原法、硅亚胺法)、纯度、粒径、比表面积要求。
粉体预处理
04
烧结助剂体系设计
常见助剂(Y₂O₃、Al₂O₃、MgO、稀土氧化物)作用机理、配比原则、液相烧结理论。
助剂液相烧结
05
配方设计原则
组分比例计算、相图分析(Si₃N₄-Y₂O₃-Al₂O₃三元相图)、配方优化策略。
相图优化
06
混料与球磨工艺
球磨介质选择(Si₃N₄球、Al₂O₃球)、参数(转速、时间、料球比)、湿法/干法对比。
混料球磨
07
造粒工艺
喷雾造粒原理、粘结剂(PVA、PEG)选择、参数控制、颗粒流动性评价。
造粒流动性
08
成型工艺(一):干压成型
模具设计、压力参数、保压时间、常见缺陷(分层、裂纹)。
干压模具
09
成型工艺(二):等静压成型
冷等静压(CIP)原理、包套设计、压力介质选择。
CIP等静压
10
成型工艺(三):注浆与流延成型
浆料流变性、固含量、分散剂选择、脱脂工艺。
注浆流延
11
成型工艺(四):注射成型
喂料制备、注射参数、模具设计、脱脂与烧结一体化。
注射一体化
12
素坯干燥与排胶
干燥制度(温度、湿度、时间)、排胶曲线设计、气氛控制。
干燥排胶
13
烧结工艺基础
烧结驱动力、扩散机制、致密化过程、晶粒生长控制。
烧结扩散
14
无压烧结
工艺参数(温度、升温速率、保温时间)、气氛选择(N₂压力)、典型烧结曲线。
无压N₂
15
气压烧结(GPS)
原理、气压范围(1-10 MPa)、设备要求、与无压烧结对比。
GPS高压
16
热压烧结(HP)
单向/双向加压、模具材料(石墨)、温度与压力耦合控制。
热压石墨模具
17
热等静压烧结(HIP)
原理、包套设计、工艺参数(温度、压力、时间)、性能优势。
HIP包套
18
放电等离子烧结(SPS)
原理、脉冲电流作用、快速致密化机制、微观结构控制。
SPS快速
19
烧结后处理
热等静压后处理、退火处理、表面加工(研磨、抛光)。
后处理加工
20
微观结构表征
XRD(物相)、SEM(断口/晶粒)、TEM(晶界相)、密度与气孔率。
表征XRDSEM
21
力学性能测试
硬度(维氏、洛氏)、断裂韧性(SENB、压痕法)、抗弯强度、Weibull模量。
力学韧性
22
热学性能测试
热导率(激光闪射法)、热膨胀系数(TMA)、抗热震性(水淬法)。
热学热震
23
抗氧化性能
氧化动力学、氧化层结构、抗氧化添加剂(SiC、MoSi₂)作用。
抗氧化添加剂
24
氮化硅陶瓷刀具
配方设计要点、微观结构要求(自增韧)、切削性能评价。
刀具自增韧
25
氮化硅陶瓷轴承
材料要求(高可靠性、长寿命)、滚动接触疲劳、表面改性技术。
轴承疲劳
26
航空航天应用
透波材料(天线罩)、耐高温结构件、轻量化优势。
航空透波
27
半导体设备应用
静电卡盘、刻蚀环、高纯要求与污染控制。
半导体高纯
28
缺陷分析与质量控制
常见缺陷(气孔、裂纹、晶粒异常长大)、无损检测(超声、X射线)、过程控制。
缺陷无损检测
29
配方与工艺优化案例
从实验室到中试放大——典型氮化硅轴承球配方的开发历程。
案例中试
30
前沿技术与发展趋势
纳米氮化硅、3D打印成型、机器学习辅助配方设计、低成本制备技术。
前沿3D打印ML