中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近三四十年,，在傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷的基礎(chǔ)上,，出現(xiàn)了新一代無(wú)機(jī)非金屬材料，叫氧氮化硅鋁或硅鋁氧氮,，即賽倫(Sialon),。新一代無(wú)機(jī)非金屬材料—賽倫，被稱為當(dāng)代新技術(shù)革命的支柱,。
成分結(jié)構(gòu)
賽倫的化學(xué)通式為Si6-xAlxOxN8-x,。在1700 ℃，x的極限值為4.2,，在1400℃時(shí)，極限值為2.0,，賽倫可以采用常壓燒結(jié)或熱壓工藝制備,，在氮化硅中添加氧化鋁，用氧原子取代一部分氮,，用鋁原子取代一部分硅,，生成均勻的固溶體并保持電中性。賽倫中(Si,Al)(O,N)4四面體結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成,，其構(gòu)成方式和(Si,Al)O4四面體構(gòu)成硅酸鹽的方式類似,。
物理,、化學(xué)性質(zhì)
賽倫以耐高溫、高強(qiáng)度,、超硬度,、耐磨損、抗腐蝕等性能為主要特征,，因此在冶金,、機(jī)械、汽車,、光學(xué),、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。
賽倫具有高硬度,、韌性,、熱穩(wěn)定性和低的熱膨脹系數(shù)(好的抗熱沖擊性)，以及對(duì)有色金屬無(wú)粘合現(xiàn)象等特點(diǎn),，是新型的刀具材料,。這種材料制作的刀具沒(méi)有冷卻液也可工作，比起硬質(zhì)合金來(lái)具有切削速度高,、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),，被廣泛用作鉆頭、絲錐和滾刀,，用于加工鑄鐵,、淬火鋼、鎳基高溫合金和鈦合金等,。例如,，賽倫刀具以1525米/分進(jìn)行高速切削，刀具壽命為硬質(zhì)合金刀具的10～12倍,，金屬切除率高于硬質(zhì)合金刀具的18倍,。
主要用途
利用賽倫耐磨、耐腐蝕,，以及摩擦系數(shù)小,，具有自潤(rùn)滑性(摩擦表面微量分解形成薄的氣膜)的特性，可用做各種機(jī)械上的耐磨部件,。如軸承,，其工作溫度可達(dá)1200 ℃，比普通合金軸承的工作溫度提高2.5倍,，而工作速度是普通軸承的10倍,，還可免除潤(rùn)滑系統(tǒng)，大大減少對(duì)鉻,、鎳,、錳等原料的依賴,。又如用于制作水泵、砂漿泵,、帶腐蝕性的化工泵及有粉塵的風(fēng)機(jī)中的耐磨,、耐腐蝕部件和密封件，其性能優(yōu)越于其他材料,。特別當(dāng)賽倫－賽倫對(duì)磨時(shí),，可在很高速度和壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，再例如,，焊接定位梢在工作時(shí)要承受很大的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力,。其他材料的定位梢壽命為七千次，而賽倫做的定位梢壽命達(dá)五百萬(wàn)次,。此外,，賽倫還用做鋼的水平連注機(jī)上的分流環(huán)、晶體生長(zhǎng)器具,、坩堝,、高爐爐下部?jī)?nèi)襯、銅鋁合金管拉拔芯棒,、壓鑄模具等,。
賽倫具有耐高溫、高強(qiáng)度性能,，而且比一般金屬材料輕得多,，所以可以用它代替金屬制造發(fā)動(dòng)機(jī)部件。例如,，用賽倫制的汽車內(nèi)燃機(jī)挺桿,，運(yùn)行六萬(wàn)千米，只磨損0.76微米,。利用賽倫很好的電絕緣性和耐急冷急熱性,，可以用來(lái)做電熱塞，用它進(jìn)行汽車點(diǎn)火,，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間從原來(lái)的6～7秒縮短到1～2秒,，還可以不用擔(dān)心寒冷天氣汽車啟動(dòng)的困難。1991年我國(guó)的陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)汽車從上海到北京試開(kāi)了一個(gè)來(lái)回,，試用情況表明,，這種發(fā)動(dòng)機(jī)不必水冷卻并能大量節(jié)約汽油。
賽倫可制成透明陶瓷,，用作大功率高壓鈉燈的燈管，它在高溫下與鈉蒸氣不發(fā)生作用,，又能把95%以上的可見(jiàn)光傳送出來(lái),。這種燈是目前世界上發(fā)光效率最高的燈,。在相同功率下，一只高壓鈉燈要比兩只水銀燈或十只普通白熾燈發(fā)出的光還要亮,，壽命比普通白熾燈高20倍,，可使用兩萬(wàn)小時(shí)以上，是目前壽命最長(zhǎng)的燈,。
賽倫可用于人體硬組織的修復(fù),，使其功能得以恢復(fù)。與其他材料相比,，賽倫和骨組織的化學(xué)組成比較接近,，生物相容性好，在體內(nèi)的化學(xué)穩(wěn)定性,、生物力學(xué)相容性和組織親和性等也較好,。在臨床醫(yī)學(xué)上，用來(lái)修復(fù)人體的那些失去或多病的部位,。便如,，髖骨、膝關(guān)節(jié),、指關(guān)節(jié),、牙根、脊椎骨聯(lián)合等,。
成分結(jié)構(gòu)
賽倫的化學(xué)通式為Si6-xAlxOxN8-x,。在1700 ℃，x的極限值為4.2,，在1400℃時(shí)，極限值為2.0,，賽倫可以采用常壓燒結(jié)或熱壓工藝制備,，在氮化硅中添加氧化鋁，用氧原子取代一部分氮,，用鋁原子取代一部分硅,，生成均勻的固溶體并保持電中性。賽倫中(Si,Al)(O,N)4四面體結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成,，其構(gòu)成方式和(Si,Al)O4四面體構(gòu)成硅酸鹽的方式類似,。
物理,、化學(xué)性質(zhì)
賽倫以耐高溫、高強(qiáng)度,、超硬度,、耐磨損、抗腐蝕等性能為主要特征,，因此在冶金,、機(jī)械、汽車,、光學(xué),、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。
賽倫具有高硬度,、韌性,、熱穩(wěn)定性和低的熱膨脹系數(shù)(好的抗熱沖擊性)，以及對(duì)有色金屬無(wú)粘合現(xiàn)象等特點(diǎn),，是新型的刀具材料,。這種材料制作的刀具沒(méi)有冷卻液也可工作，比起硬質(zhì)合金來(lái)具有切削速度高,、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),，被廣泛用作鉆頭、絲錐和滾刀,，用于加工鑄鐵,、淬火鋼、鎳基高溫合金和鈦合金等,。例如,，賽倫刀具以1525米/分進(jìn)行高速切削，刀具壽命為硬質(zhì)合金刀具的10～12倍,，金屬切除率高于硬質(zhì)合金刀具的18倍,。
主要用途
利用賽倫耐磨、耐腐蝕,，以及摩擦系數(shù)小,，具有自潤(rùn)滑性(摩擦表面微量分解形成薄的氣膜)的特性，可用做各種機(jī)械上的耐磨部件,。如軸承,，其工作溫度可達(dá)1200 ℃，比普通合金軸承的工作溫度提高2.5倍,，而工作速度是普通軸承的10倍,，還可免除潤(rùn)滑系統(tǒng)，大大減少對(duì)鉻,、鎳,、錳等原料的依賴,。又如用于制作水泵、砂漿泵,、帶腐蝕性的化工泵及有粉塵的風(fēng)機(jī)中的耐磨,、耐腐蝕部件和密封件，其性能優(yōu)越于其他材料,。特別當(dāng)賽倫－賽倫對(duì)磨時(shí),，可在很高速度和壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，再例如,，焊接定位梢在工作時(shí)要承受很大的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力,。其他材料的定位梢壽命為七千次，而賽倫做的定位梢壽命達(dá)五百萬(wàn)次,。此外,，賽倫還用做鋼的水平連注機(jī)上的分流環(huán)、晶體生長(zhǎng)器具,、坩堝,、高爐爐下部?jī)?nèi)襯、銅鋁合金管拉拔芯棒,、壓鑄模具等,。
賽倫具有耐高溫、高強(qiáng)度性能,，而且比一般金屬材料輕得多,，所以可以用它代替金屬制造發(fā)動(dòng)機(jī)部件。例如,，用賽倫制的汽車內(nèi)燃機(jī)挺桿,，運(yùn)行六萬(wàn)千米，只磨損0.76微米,。利用賽倫很好的電絕緣性和耐急冷急熱性,，可以用來(lái)做電熱塞，用它進(jìn)行汽車點(diǎn)火,，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間從原來(lái)的6～7秒縮短到1～2秒,，還可以不用擔(dān)心寒冷天氣汽車啟動(dòng)的困難。1991年我國(guó)的陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)汽車從上海到北京試開(kāi)了一個(gè)來(lái)回,，試用情況表明,，這種發(fā)動(dòng)機(jī)不必水冷卻并能大量節(jié)約汽油。
賽倫可制成透明陶瓷,，用作大功率高壓鈉燈的燈管，它在高溫下與鈉蒸氣不發(fā)生作用,，又能把95%以上的可見(jiàn)光傳送出來(lái),。這種燈是目前世界上發(fā)光效率最高的燈,。在相同功率下，一只高壓鈉燈要比兩只水銀燈或十只普通白熾燈發(fā)出的光還要亮,，壽命比普通白熾燈高20倍,，可使用兩萬(wàn)小時(shí)以上，是目前壽命最長(zhǎng)的燈,。
賽倫可用于人體硬組織的修復(fù),，使其功能得以恢復(fù)。與其他材料相比,，賽倫和骨組織的化學(xué)組成比較接近,，生物相容性好，在體內(nèi)的化學(xué)穩(wěn)定性,、生物力學(xué)相容性和組織親和性等也較好,。在臨床醫(yī)學(xué)上，用來(lái)修復(fù)人體的那些失去或多病的部位,。便如,，髖骨、膝關(guān)節(jié),、指關(guān)節(jié),、牙根、脊椎骨聯(lián)合等,。
