氮化硅陶瓷有哪些烧结方法

氧化物烧结相对简单一些，一般的氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷，是在空气氛围烧结而成。

氮化物陶瓷，如氮化硅陶瓷在烧结中会与氧气反应生产二氧化碳，所以如品质的氮化硅产品，一般要在氮气的保护气氛下烧结，氮化硅的烧结方式比较多，下面介绍如下：

1）反应烧结（RS）
以氮化硅陶瓷为例，反应烧结氮化硅是把Si粉或Si粉与Si3N4粉的混合后，在1200度左右通过氮气进行预氮化，之后加工成所需产品，最后在1400度左右进行最终氮化烧结，在此过程中不需添加助烧剂，因此高温下材料强度不会明显降低，同时反应氮化硅具有无收缩特性，可制备形状复杂的产品，但因制品致密度低（70%-90%），存在大量气孔，力学性能受到较大影响；

2）常压烧结（PLS）
常压烧结氮化硅是以高纯、超细、高α相含量的氮化硅粉末与少量助烧剂混合，通过成形、烧结等工序制备而成。在烧结过程中，α相向液溶解，之后析出β-Si3N4晶核上变为β-Si3N4，这有利于烧结过程的进行。烧结时必须通入氮气，以抑制Si3N4的高温分解。常压烧结可获得形状复杂、性能优良的陶瓷，其缺点是烧结收宿率较大，一般为16%-26%，易使制品开裂变形。

3）重烧结（PS）
将反应烧结的Si3N4烧结坯在助烧剂存在的情况下，置于氮化硅粉末中，在高温下重烧结，得到致密的Si3N4制品。助烧剂可在硅粉球磨时引入，也可用浸渍的方法在反应烧结后浸渍加入。由于反应烧结过程中可预加工，在重烧结过程中的收缩仅有6%-10%，所以可制备形状复杂、性能优良的部件。

4）气压烧结（GPS）
气压烧结是把Si3N4压坯在5-12MPa的氮气中于1800-2100℃下进行烧结。由于氮气压力高，从而提高了Si3N4的分解温度，有利于选用能形成高耐火度晶间相的助烧剂，来提高材料的高温性能。气压烧结氮化硅陶瓷具有高韧性、高强度和好的耐磨性，可直接制取接近最终形状的各种复杂形状制品，从而可大幅度降低成本和加工费用。而且其生产工艺接近于硬质合金生产工艺，适用于大规模生产。

5）热压烧结（HP）
把氮化硅粉末与助烧剂置于石墨模具中，在高温下单向加压烧结。由于外加压力提高了烧结驱动力，加快了α→β转变及致密化速度。热压法可得到致密度大于95%的高强氮化硅陶瓷，材料性能高，且制造周期短。但是这种方法只能制造形状简单的制品，对于形状复杂的部件加工费用高，而且由于单向加压，组织存在择优取向，使性能在与热压面平行及垂直方向有差异。

6）热等静压法（HIP）
将氮化硅及助烧剂的混合物粉末封装到金属或玻璃包套中，抽真空后通过高压气体在高温下烧结。常用的压力为200MPa，温度为2000℃。热等静压氮化硅可达理论密度，但它工艺复杂，成本较高。近年来还发展了其他一些烧结和致密化工艺，如超高压烧结、化学气相沉积、爆炸成形等。