工程陶瓷②

　　工程陶瓷又叫氮化硅陶瓷或高强度陶瓷。这是二十多年前诞生的一种新型的不收缩的陶瓷。人们习惯称之为'氮化硅陶瓷'，它是陶瓷这个家族中的后起之秀，在许多性能上都超过了它的老前辈。它一出现，解决了陶瓷方面的许多难题。
　　“氮化硅陶瓷”是以硅粉为原料，分别采用反应烧结和热压两种工艺方法制造而成。第一种方法是，先把硅粉制作所需生坯，然后在1200℃的高温中让其与氮气初步氮化。初步氮化了的毛坯经过修制加工后，再放在1350-1450℃的高温下进行第二次氮化，从而制出了氮化硅陶瓷。这种方法叫做反应烧结氮化硅。用这一方法制出的陶瓷器件有个特点，即不会收缩，精度很高。第二种方法是先把硅粉氮化做成氮化硅粉末，再加入少量的氧化镁，置于模具里，在1700-1800℃的高温下施加二、三百个大气压力热压而成。后者是气孔率接近于零的致密陶瓷，前者则含有较多气孔。
　　工程陶瓷几乎具备了现代陶瓷家族中的一切长处，它们的强度都很高，特别是热压氮化硅，室温抗弯强度一般都在8000～10000公斤/厘米2的范围内。如果添加入量氧化钇和氧化铝的热压氮化硅，室温抗弯强度竟可达15000公斤/厘米2，使陶瓷材料的强度越过了一万公斤的大关，这在陶瓷材料中可以说是名列前茅了。它的硬度也很高，是世界上最坚硬的物质之一。它极耐高温，受热后不熔融成液体，而一直到1900℃方才分解为硅和氮。同时，耐冷热急变的能力也很好，把它们从室温突然加热到千度以上的高温，再突然扔到水里也不决不会开裂，为此，最适宜用来制造高温燃气轮机的叶片，高温坩埚等。由于它硬度很高，用它做成切削金属的刀具，即使在快速磨擦而产生高热的情况下也不会软化、氧化，因此很适用于高速切削和切削诸如炮筒、刹车筒之类的硬质钢件。它能做金属不能胜任的事，用氮化硅陶瓷制作燃气轮机涡轮叶片有广泛的用途。因为燃气轮机是一种先进的动力机械，喷气式飞机、火力发电站、机车和载重汽车等都要用到它。
　　工程陶瓷又有极其优良的耐磨性和耐化学腐蚀的本领，是制造各种易腐蚀部件的好材料。它能耐几乎所有的无机酸（氢氟酸除外）和30％以下的烧碱溶液。它也能耐很多有机物质的侵蚀。它还可以耐很多熔融的有色金属的侵蚀，特别是铝液。铝液对氮化硅是不润湿的，所以用它做成接触铝液的结构部件不会有玷污之虞。
　　氮化硅陶瓷还是一种很好的电绝缘材料，它的电绝缘性能可以和氧化铝陶瓷相比。它还有透微波的性能，可以用作雷达天线罩。它的介电性能随温度的变化甚小，在高温下至少可用到550℃。它的抗热震性能在各类陶瓷中是比较优越的，这使它有可能在六个马赫（即六倍于音速），甚至于可在七个马赫的飞行速度下使用。
　　工程陶瓷及其衍生物陶瓷本领高强，素被誉为“陶瓷之王”的氧化铝陶瓷也不及它，难怪人们赞美工程陶瓷（氮化硅陶瓷）为陶瓷家族中的“全能冠军”。