隨著新技(ji)術革命的(de)發展(zhan)(zhan)，許(xu)多新材料逐漸向高(gao)強(qiang)度、高(gao)硬度、耐腐蝕、耐磨和耐高(gao)溫的(de)方向發展(zhan)(zhan)，雖然應用優(you)勢明顯，但同時也帶(dai)來了加工(gong)難的(de)問(wen)題。

　　比如說氮化(hua)硅陶瓷，它是一種用硅粉作原料(liao)，經球磨、氮化(hua)后，再摻以少量的助燒(shao)結劑熱壓燒(shao)結成型的特種陶瓷材料(liao)，具有(you)高的硬(ying)度、強度，良好的斷裂(lie)韌(ren)性、抗(kang)高溫氧化(hua)性和(he)抗(kang)熱震性，因此在在冶金、航(hang)空航(hang)天、化(hua)工等領域頗(po)受青睞，可(ke)用作轉子、活塞桿(gan)、滾(gun)珠軸承、電子件保(bao)護(hu)膜、密封件等。

　　氮化硅陶瓷刀具

　　有句話叫人(ren)無完(wan)人(ren)，氮化硅陶瓷也是(shi)如(ru)此，雖然性能方(fang)面它(ta)(ta)似乎已經很完(wan)美了，但(dan)是(shi)“難(nan)加(jia)工(gong)”依(yi)舊是(shi)它(ta)(ta)很難(nan)回避的一個難(nan)題。目(mu)前市面上主要采用金剛石對氮化硅陶瓷材(cai)料進行加(jia)工(gong)，不僅加(jia)工(gong)效(xiao)率和精度低、成本高，而且難(nan)以加(jia)工(gong)復雜的微型化零(ling)部件。

　　如(ru)此一來(lai)，尋找一種(zhong)更為合適(shi)的(de)加工(gong)(gong)(gong)方(fang)式對(dui)于氮化硅陶瓷的(de)發展確實具有重要的(de)意(yi)義(yi)。比(bi)如(ru)說(shuo)近年來(lai)就有一種(zhong)很(hen)被(bei)看好的(de)新型加工(gong)(gong)(gong)方(fang)式——“放電(dian)加工(gong)(gong)(gong)”。這是一種(zhong)利用(yong)電(dian)能(neng)轉換成工(gong)(gong)(gong)件熱能(neng)，使工(gong)(gong)(gong)件急速融熔的(de)一種(zhong)熱性加工(gong)(gong)(gong)方(fang)法(fa)，其加工(gong)(gong)(gong)過程可無(wu)視材料的(de)強度、硬度、脆性等力(li)學性能(neng)，因此是導電(dian)難加工(gong)(gong)(gong)材料的(de)理想工(gong)(gong)(gong)藝(yi)選擇。

　　然(ran)而，作為(wei)一種(zhong)共(gong)價鍵結合(he)(he)的(de)化(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)，氮化(hua)物(wu)(wu)陶瓷(ci)本身的(de)導(dao)電性是比較差(cha)(cha)的(de)。雖然(ran)在(zai)大(da)多數時(shi)候，這(zhe)樣的(de)“缺(que)點”是無傷大(da)雅的(de)，不過在(zai)放(fang)電加工的(de)場(chang)合(he)(he)，差(cha)(cha)勁的(de)導(dao)電性能卻(que)足以讓(rang)它say byebye.

　　因此為了(le)提(ti)高(gao)(gao)氮(dan)(dan)(dan)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)材料(liao)的導電(dian)(dian)性(xing)，科學家提(ti)出可通(tong)過在(zai)氮(dan)(dan)(dan)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)基體(ti)中添加(jia)導電(dian)(dian)粒子，制備出導電(dian)(dian)氮(dan)(dan)(dan)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)復合陶(tao)瓷材料(liao)。如此一來(lai)便可以(yi)進行放電(dian)(dian)加(jia)工，從而提(ti)高(gao)(gao)了(le)氮(dan)(dan)(dan)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)材料(liao)的加(jia)工性(xing)能。

　　備注：在(zai)放電加(jia)工(gong)時(shi)，液體在(zai)電極與工(gong)件(jian)(jian)極細微(wei)的間隙中，產生(sheng)過渡(du)電弧放電現象(xiang)，進而對工(gong)件(jian)(jian)產生(sheng)熱作(zuo)用，同時(shi)在(zai)加(jia)工(gong)中，液體由于受到放電壓力及熱作(zuo)用產生(sheng)氣化爆發現象(xiang)，此時(shi)工(gong)件(jian)(jian)融熔(rong)(rong)的部份，將隨液體氣化現象(xiang)熔(rong)(rong)入加(jia)工(gong)液體中，工(gong)件(jian)(jian)因放電的作(zuo)用產生(sheng)放電痕，這個動作(zuo)反(fan)覆進行，即(ji)可得到需要的規格及形狀。

　　增(zeng)強氮化硅陶(tao)瓷導電性的(de)方式

　　針對氮化硅基(ji)陶(tao)瓷(ci)導(dao)(dao)電性差，難以加(jia)工(gong)的特點，目(mu)前主要通(tong)過添(tian)加(jia)合(he)(he)適的導(dao)(dao)電材料(liao)來(lai)降低(di)其電阻(zu)率，使之可用于放(fang)電加(jia)工(gong)，解決加(jia)工(gong)困(kun)難的問(wen)題。但需要注(zhu)意(yi)的是，在此基(ji)礎上還需要根據現有的復合(he)(he)陶(tao)瓷(ci)材料(liao)設計原則，增韌(ren)補強機(ji)理(li)、燒結機(ji)理(li)，選擇合(he)(he)適的添(tian)加(jia)相、燒結助(zhu)劑和(he)燒結工(gong)藝，才(cai)能(neng)制備出高性能(neng)導(dao)(dao)電氮化硅復合(he)(he)陶(tao)瓷(ci)材料(liao)。

　　根據張(zhang)晶(jing)(jing)偉(wei)的(de)(de)研(yan)究，TiC顆(ke)(ke)粒、TiC晶(jing)(jing)須和(he)TiN顆(ke)(ke)粒都可(ke)提(ti)高(gao)材料的(de)(de)力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)能和(he)導(dao)(dao)電(dian)性(xing)(xing)(xing)，但TiN顆(ke)(ke)粒在(zai)(zai)提(ti)高(gao)材料力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)能和(he)導(dao)(dao)電(dian)性(xing)(xing)(xing)方(fang)面所起(qi)作用有(you)限。而TiC顆(ke)(ke)粒和(he)TiC晶(jing)(jing)須在(zai)(zai)提(ti)高(gao)材料力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)能和(he)導(dao)(dao)電(dian)性(xing)(xing)(xing)方(fang)面所起(qi)作用明(ming)顯，且在(zai)(zai)添加量為30vol%時(shi)，所制備的(de)(de)Si3N4-TiC(顆(ke)(ke)粒)和(he)Si3N4-TiC(晶(jing)(jing)須)復合陶瓷刀(dao)具材料具有(you)優(you)良的(de)(de)力學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)能和(he)導(dao)(dao)電(dian)性(xing)(xing)(xing)。

　　雖然(ran)目前(qian)這(zhe)(zhe)方(fang)面的研究(jiu)還存在許多不足，但在氮(dan)化硅陶瓷受(shou)到重視(shi)的當下，不可(ke)否認確實是一個有前(qian)景的方(fang)向。如果您(nin)有這(zhe)(zhe)方(fang)面的高見，也歡迎在評論(lun)區(qu)留(liu)言交流哦!

　　資料來源(yuan)：高性能導電氮化硅基陶瓷刀具(ju)材料研究，張(zhang)晶偉。

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