सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक किस सामग्री से संबंधित है? प्रदर्शन विशेषताओं और अनुप्रयोगों

तापमान के साथ सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर की ऑक्सीजन सामग्री की भिन्नता

परिणाम बताते हैं कि सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर में अच्छा ऑक्सीकरण प्रतिरोध होता है, 1073K से नीचे पाउडर की ऑक्सीजन सामग्री लगभग कोई वृद्धि नहीं होती है, पाउडर की ऑक्सीजन सामग्री 1073K और 1273K के बीच धीरे -धीरे बढ़ जाती है, और ऑक्सीजन सामग्री तेजी से 1273k तक बढ़ जाती है। 5h और 10h के लिए 1273k पर रखने के बाद, सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर की ऑक्सीजन सामग्री क्रमशः बढ़कर 2.01wt% और 3.26wt% तक बढ़ गई, और सतह ऑक्साइड परत की मोटाई 0.45nm से बढ़कर 1.05nm और 2.31nm हो गई। सैद्धांतिक गणना और एक्सपीएस का पता लगाने के माध्यम से, सिलिकॉन नाइट्राइड पाउडर की जाली ऑक्सीजन सामग्री लगभग 0.5WT%है।

उन्होंने फेंगमेई को झरझरा SI3N4 के अध्ययन के माध्यम से पाया कि वायुमंडलीय दबाव स्थैतिक वायु वातावरण के तहत, झरझरा SI3N4 की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया बहुत कमजोर है; 800 ℃ से ऊपर, स्पष्ट ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया देखी जा सकती है; 1000 ℃ से ऊपर, ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया तेज हो जाती है, और वजन बढ़ने की दर में तेजी आती है, और यह पसंदीदा रूप से सतह और बाहरी छिद्र दीवार पर होता है, और फिर नमूने के आंतरिक छिद्रों में। ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया इंटरफ़ेस में रासायनिक कैनेटीक्स द्वारा नियंत्रित की जाती है। इसके अलावा, एक ही तापमान पर, गतिशील ऑक्सीकरण वातावरण SI3N4 के ऑक्सीकरण को तेज करेगा, विशेष रूप से छिद्रपूर्ण और पाउडर नमूनों के लिए।



ऑक्सीकरण तंत्र
सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री के समान, सिलिकॉन नाइट्राइड के ऑक्सीकरण तंत्र को ऑक्सीजन आंशिक दबाव और तापमान के अंतर के साथ सक्रिय ऑक्सीकरण और निष्क्रिय ऑक्सीकरण तंत्र में विभाजित किया गया है। सक्रिय ऑक्सीकरण सिलिकॉन मोनोऑक्साइड और नाइट्रोजन का उत्पादन करने के लिए सिलिकॉन नाइट्राइड और ऑक्सीजन की प्रतिक्रिया को संदर्भित करता है। निष्क्रिय ऑक्सीकरण तंत्र संक्रमण तापमान विश्लेषण का आधार है, इसलिए सिलिकॉन नाइट्राइड के निष्क्रिय ऑक्सीकरण तंत्र की स्पष्ट समझ होना आवश्यक है। प्रतिक्रिया सूत्र इस प्रकार है:

सक्रिय ऑक्सीकरण तंत्र के तहत सिलिकॉन नाइट्राइड की प्रतिक्रिया मुख्य रूप से सूत्र (1) है, और निष्क्रिय ऑक्सीकरण तंत्र के तहत प्रतिक्रिया मुख्य रूप से सूत्र (2) है। कुछ शोधकर्ताओं ने प्रयोग में पाया कि एक ही समय में निष्क्रिय ऑक्सीकरण तंत्र में प्रतिक्रिया (3) हो सकती है। इसके अलावा, प्रतिक्रिया समीकरण (4) SiO2 और SI3N4 के इंटरफ़ेस में हो सकता है।

निष्क्रिय ऑक्सीकरण तंत्र के तहत प्रतिक्रिया तंत्र
थर्मोडायनामिक गणना द्वारा, चेन सियुआन एट अल। किसी दिए गए तापमान और दबाव पर निष्क्रिय ऑक्सीकरण तंत्र में प्रतिक्रिया सूत्र (3) के अनुपात का अध्ययन किया, और प्रयोगों के माध्यम से पाया गया कि NO से N2 का अनुपात बहुत छोटा था, इसलिए यह माना जा सकता है कि सिलिकॉन के निष्क्रिय ऑक्सीकरण तंत्र की प्रतिक्रिया नाइट्राइड केवल प्रतिक्रिया सूत्र (2) है। इंटरफ़ेस में तापमान और ऑक्सीजन आंशिक दबाव की वृद्धि से एनओ के दबाव में वृद्धि होगी, अर्थात्, प्रतिक्रिया की संभावना (3) बढ़ जाएगी।

उच्च तापमान और कम ऑक्सीजन आंशिक दबाव के वातावरण में, सिलिकॉन नाइट्राइड निष्क्रिय ऑक्सीकरण तंत्र से सक्रिय ऑक्सीकरण तंत्र में बदल जाता है, एसआईओ और एन 2 का गठन, ऑक्सीकरण फिल्म नष्ट हो जाती है, एंटी-ऑक्सीकरण तंत्र विफल हो जाता है, और सामग्री को समाप्त करना शुरू हो जाता है। सिलिकॉन नाइट्राइड का ऑक्सीकरण प्रतिरोध पृथक्करण के बाद अप्रभावी है, और सामग्री का तरंग संचारण गंभीर रूप से प्रभावित होता है। इसलिए, वह क्षेत्र जहां सिलिकॉन नाइट्राइड के ऑक्सीकरण तंत्र में परिवर्तन होता है, इसके ऑक्सीकरण प्रतिरोध और तरंग संप्रेषण का अध्ययन करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

एक ही तापमान पर, जब ऑक्सीजन की एकाग्रता कम हो जाती है, तो सिलिकॉन नाइट्राइड का ऑक्सीकरण तंत्र सक्रिय ऑक्सीकरण में बदल जाता है। जब ऑक्सीजन आंशिक दबाव स्थिर होता है और सतह का तापमान बढ़ जाता है, तो ऑक्सीकरण तंत्र निष्क्रिय ऑक्सीकरण से सक्रिय ऑक्सीकरण में बदल जाता है।

विभिन्न ऑक्सीजन आंशिक दबाव के तहत सिलिकॉन नाइट्राइड का संक्रमण तापमान वक्र चेन एट अल द्वारा प्राप्त किया गया था। वक्र ने ऑक्सीकरण क्षेत्र को निष्क्रिय ऑक्सीकरण क्षेत्र और सक्रिय ऑक्सीकरण क्षेत्र में विभाजित किया।

विभिन्न ऑक्सीजन आंशिक दबावों पर सिलिकॉन नाइट्राइड का संक्रमण तापमान

नतीजा

सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक में उच्च सैद्धांतिक तापीय चालकता होती है, और दूसरे चरण की सामग्री और जाली दोष, विशेष रूप से जाली में ऑक्सीजन दोष, सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक की तापीय चालकता पर बहुत प्रभाव पड़ता है। इसलिए, पाउडर के ऑक्सीकरण प्रतिरोध, सिलिकॉन नाइट्राइड में ऑक्सीजन के रूप और इसके ऑक्सीकरण तंत्र का अध्ययन करना बहुत महत्वपूर्ण है।

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