氮化硅結合碳化硅材料的特性及應用范圍

王軍

摘 要：時代的發展，促進了各個行業領域的迅速發展，尤其是工業化進程迅速，讓礦山行業得到了進步和發展。從目前我國的現狀來看，礦山機械制造行業存在諸多的問題，尤其是機械材料材質不耐腐蝕、不耐磨問題最為突出，對礦山和選廠設備使用壽命有著嚴重的影響。氮化硅結合碳化硅耐磨材料有著良好的性能，而且可根據使用要求成型各種尺寸，最重要的是有著極高的耐腐蝕性、耐磨性等。將氮化硅結合碳化硅耐磨材料運用到礦山機械當中，可以優化產品結構連接性，提升產品的品質性，這樣才能讓使用效果更佳理想。本文針對氮化硅結合碳化硅材料的特性及應用范圍進行了論述，希望有一定的參考價值。

關鍵詞：礦山；氮化硅結合碳化硅材料；應用

從我國目前礦山作業的現狀來看，依然以機械工作為主，所以，機械長期的處于作業狀況，從而導致磨損迅速失效情況比較突出，另外，因為磨損后產生的殘渣不小心掉入到材料當中，最終給產品質量造成直接的影響。想要讓礦山設備的使用壽命能夠增加，需要進一步的研發新的耐磨材料，這對礦山行業的發展具有深遠意義。陶瓷材料的形成，是由氮化硅結合碳化硅耐磨材料制造產生的，該產品結構非常優異，有著很強的強度及硬度，線性膨脹系數比較低，抗高溫氧化能力、抗高溫蠕變性非常良好，因此，在多個行業當中對氮化硅結合碳化硅耐磨材料進行了充分的運用。氮化硅結合碳化硅耐磨材料在礦山機械當中的運用將會越來越多。

1 氮化硅結合碳化硅耐磨材料的特性

1.1 抗折強度較強

氮化硅結合碳化硅耐磨材料和粘土碳化硅制品相比，在抗折強度方面，氮化硅結合碳化硅耐磨材料是后者的兩倍。這是由于通過高溫燒接成形后，應用溫度范圍在1200-1400℃，不會影響其的強度，是粘土碳化硅強度的九倍[1-2]。

1.2 良好的抗氧化性，極強的耐腐蝕性和耐磨損性

對于金剛石、碳化硼等物質來講，氮化硅、碳化硅的顯微粒度比較小，另外，氮化硅本身摩擦系數也比較小，更存在相應的白潤滑性，所以，氮化硅結合碳化硅材料有著良好的化學性能，對于一般的無機酸及堿液腐蝕具有一定的承受能力，當然，其中不包括氫氟酸，和粘土碳化硅制品相比，氮化硅結合碳化硅材料有著良好的抗氧化性。氮化硅結合碳化硅材料對熔融有色金屬的侵蝕具有抵抗能力，鋁、鋅等物質無法對其潤濕，其中絕緣性能較好。

1.3 高溫抗蠕變性比較好

在實際制造當中，氮化硅結合碳化硅復合材料比較突出的變化就是尺寸變化，需要將其控制在1%以內，由于沒有玻璃相，所以，不會發生耐火材料高溫變形的現象，對于制品變形的情況也不會發生，更不會產生廢品。

1.4 抗熱震性較好

碳化硅和其他的材料相比，其的導熱性非常良好，氮化硅在熱膨脹率方面也極低，所以，氮化硅結合碳化硅復合材料其的抗熱震性能極佳。如果整個過程中都處于冷熱循環的環境下運用，尺寸變化不是很明顯，溫度從1300℃冷卻到20℃，對其進行多次的加熱循環，也不會給其帶來影響。鑒于此，對于窯子溫差的情況無需擔心，更進一步的縮短了燒成的時間。

2 氮化硅結合碳化硅材料的生產

眾所周知，氮化硅結合碳化硅材料從性能上來講，它屬于一種非氧化物陶瓷材料，和氧化物陶瓷材料比較，它有著自身獨特的特性，氮化硅結合碳化硅材料有著極其的硬度、以及蠕變抗力，即時在高溫環境下，這些性能也不會受到影響，可以說，因為其獨特的優勢是其他材料不可取代的。氮化硅結合碳化硅材料本身屬于機械結合，也就是說，針狀或纖維狀Si3N4將細粒SiC進行了包裹，然后和碳化硅進行了融合產生的。從目前的現狀來看，氮化硅結合碳化硅材料是陶瓷窯爐當中不可缺少的一種耐火材料，更被充分的運用到其中，氮化物結合碳化硅材料逐漸的取代了粘土結合碳化硅材料，另外，因為氮化硅結合碳化硅材料性價比不高，所以，和再結晶或重結晶碳化硅相對比，氮化硅結合碳化硅材料在市場上更有發展前景[3]。

3 礦山機械中氮化硅結合碳化硅耐磨材料的應用

從我國目前的礦山機械技術發展現狀來看，得到了進一步的發展，這和新材料及新工藝的運用有著直接的聯系性。礦山機械受砂石沖刷很容易受到磨損，所以，運用氮化硅結合碳化硅材料更為適宜，特別是在腐蝕性、高溫環境下作業，氮化硅結合碳化硅材料的作用價值更為突出。

3.1 在砂漿泵中的應用

在礦山設備當中，砂漿泵使用比較普遍，對于采礦、清淤等作業工作的完成，每個環節有著極強的磨蝕性，由于渣漿濃度比較高，有著很強的渣漿腐蝕性，因此，對于材料的選擇，必須突出高耐磨及高耐腐蝕性。在我國大部分的渣漿泵耐磨零部件當中，高鉻鑄鐵運用比較廣泛，使用壽命一般為60至90天之間，想要延長其的使用壽命，需要進一步的升級泵用材料，如，鑄鐵升級為特種金屬合金及橡膠制品，最終發展成工程塑料、陶瓷等，從而延長自身的使用壽命；我們可以將氮化硅結合碳化硅材料當做葉輪、泵殼、密封件，從而讓其的使用壽命延長，甚至達到數十倍。我國目前對國外的氮化硅結合碳化硅陶瓷材料葉輪進行了大量的引進和運用，然而，對于該類型泵的生產，我國的生產廠家比較少。

3.2 在水力旋流器中的應用

氮化硅結合碳化硅陶瓷使用的范圍比較大，如，水力旋流器的沉砂口、噴嘴等方面都能夠充分的發揮其的作用價值，在制作水力旋流器沉砂口當中，現應用國內生產的粘土的碳化硅復合材料，其的沖擊和應力比較小，和橡膠件對比，磨損速度比較慢，而且使用壽命比較長，和上年同個時間段相比，水力旋流器給料泵機件的單位修理費減少了很多，更很大程度的節省了勞動工資及磨損環節的費用，所以，將氮化硅運用到水力旋流器內襯里具有很大的優勢。

3.3 在重介質溜槽的中的應用

應用于重介質溜槽、攪拌槽、礦斗，各種輸送管道及彎頭內襯，由于受礦砂的沖刷的影響使應用環境存在一定的復雜性，因為不管是在耐腐蝕性方面，還是在耐磨度方面都較為復雜，溜槽內壁的磨損形式非常突出，而且沖蝕磨損的類型比較多樣化，如，撞擊磨損、微切削磨損等。所以，將氮化硅結合碳化硅陶瓷作襯里可以優化產品達到提升效果。其耐磨性是普通鑄鐵、橡膠使用壽命的5-20倍。

4 應用前景

氮化硅結合碳化硅材料和其他材料相比，本身有著高耐磨性及耐熱性，更在磨料磨具和耐火材料等行業被廣泛的運用，通過研究發現，氮化硅結合碳化硅材料在礦山行業當中使用比較少見，所以，應該對觀念進行改變，并且多次進行嘗試。氮化硅結合碳化硅陶瓷的應用，需要對其和其他部件的連接性、均勻性等方面進行提升，更要對碳化硅和氮化硅進行充分的運用，從而讓其的韌性得到改善。在氮化硅和碳化硅中運用稀土和氧化物活化劑，可以使得其的常溫耐壓和抗折強度得到增加，更縮短了燒結時間。另外，引用氮化硅結合碳化硅材料可降低生產費用，延長設備運轉周期，所以，在礦山、選廠當中非常適用，更有著極高的靈活性。

5 結束語

我國在研發氮化硅結合碳化硅材料方面雖然取得了一定的成效，然而在成型技術、低生產成本等方面還需要多加努力，這樣是為了能夠讓氮化硅結合碳化硅材料的靈活性得到提升，更增加其的適用范圍，只有研制出更好的耐磨材料，才能達到礦產資源高節約、高效綜合利用的效果。

參考文獻

[1]劉景林.由碳化硅及氮化硅制造的陶瓷材料的強度[J].耐火與石灰，2017（04）：18-19.

[2]張力強.粉體粒度對重介質旋流器氧化鋁陶瓷襯里耐磨性的影響[J].煤炭技術，2016，29（01）：134-137.

[3]李安寧.氧化硅結合的碳化硅磚在鞍鋼高爐上的應用[J].鋼鐵，2016（04）：11-12.