Oxidatiegedrag van poreuze en poedervormige siliciumnitride
Dynamische oxidatieatmosfeer, poreus en poederachtig monster zal siliciumnitride serieuzer maken.
Er zijn twee vormen van siliciumnitridepoederzuurstof, de ene is om een silica -oxidelaag op het oppervlak te vormen, en de andere is om het siliciumnitride -rooster binnen te gaan om zuurstofdefecten te vormen. In het poederbereidingsproces is de zuurstof geadsorbeerd in het kristalrooster en op het oppervlak van de poededeeltjes ongeveer 1 WT%. Bij hoge temperaturen lost zuurstof op in het rooster en vervangt stikstofatomen om siliciumvacatures te vormen, waardoor verstrooiingscentra worden gevormd tijdens fononvoortplanting en de thermische geleidbaarheid van siliciumnitride beïnvloeden. Hoe lager het zuurstofgehalte van het poeder, hoe beter de uitgebreide eigenschappen van het voorbereide keramiek.
Wang Yuelong et al. Geselecteerd siliciumnitridepoeder met een eerste zuurstofgehalte van 1,21 WT% en geoxideerd bij verschillende temperaturen bij 573K-1273K in stromende lucht.
Variatie van het zuurstofgehalte van siliciumnitridepoeder met temperatuur
De resultaten laten zien dat het siliciumnitridepoeder een goede oxidatieresistentie heeft, het zuurstofgehalte van het poeder onder 1073K is bijna geen toename, het zuurstofgehalte van het poeder neemt langzaam toe tussen 1073K en 1273K en het zuurstofgehalte neemt sterk toe tot 1273K. Na het vasthouden van 1273K gedurende 5 uur en 10 uur, nam het zuurstofgehalte van siliciumnitridepoeder toe tot respectievelijk 2,01 WT% en 3,26 WT%, en de dikte van het oppervlakteoxide -laag nam toe van 0,45 nm tot 1,05 nm en 2,31 nm. Door theoretische berekening en XPS -detectie is het roosterzuurstofgehalte van siliciumnitridepoeder ongeveer 0,5 WT%.
Hij fengmei vond door de studie van poreuze Si3N4 dat de oxidatiereactie van poreuze SI3N4 onder de atmosferische drukstatische lucht atmosfeer erg zwak is; Boven 800 ℃ kan de duidelijke oxidatiereactie worden gezien; Boven 1000 ℃ wordt de oxidatiereactie geïntensiveerd en wordt de gewichtstoename versneld en komt deze bij voorkeur voor aan het oppervlak en de externe poriënwand en vervolgens in de interne poriën van het monster. De oxidatiereactie wordt geregeld door chemische kinetiek op het grensvlak. Bovendien zal bij dezelfde temperatuur de dynamische oxidatie -atmosfeer de oxidatie van Si3N4 versnellen, vooral voor poreuze en poedervormige monsters.
Oxidatiemechanisme
Vergelijkbaar met siliciumcarbidematerialen, is het oxidatiemechanisme van siliciumnitride verdeeld in actieve oxidatie- en passief oxidatiemechanisme met het verschil in gedeeltelijke druk en temperatuur van zuurstof. Actieve oxidatie verwijst naar de reactie van siliciumnitride en zuurstof om siliciummonoxide en stikstof te produceren. Het passieve oxidatiemechanisme is de basis van overgangstemperatuuranalyse, dus het is noodzakelijk om een duidelijk begrip te hebben van het passieve oxidatiemechanisme van siliciumnitride. De reactieformule is als volgt: 
De reactie van siliciumnitride onder het actieve oxidatiemechanisme is voornamelijk formule (1) en de reactie onder het passieve oxidatiemechanisme is voornamelijk formule (2). Sommige onderzoekers ontdekten in het experiment dat er tegelijkertijd reactie (3) in het passieve oxidatiemechanisme kan zijn. Bovendien kan de reactievergelijking (4) optreden op het grensvlak van SiO2 en Si3N4.
Reactiemechanisme onder passief oxidatiemechanisme
Door thermodynamische berekening, Chen Siyuan et al. bestudeerde het aandeel van de reactieformule (3) in het passieve oxidatiemechanisme bij een gegeven temperatuur en druk, en vond door experimenten dat de verhouding van NO tot N2 erg klein was, dus kan worden overwogen dat de reactie van passief oxidatiemechanisme van silicium Nitride is alleen reactieformule (2). De toename van de temperatuur- en zuurstof gedeeltelijke druk op het grensvlak zal de druk van NO verhogen, dat wil zeggen de mogelijkheid van reactie (3) zal toenemen.
In de omgeving van hoge temperatuur en lage zuurstof gedeeltelijke druk, transformeert siliciumnitride van passief oxidatiemechanisme naar actief oxidatiemechanisme, het vormen van SIO en N2, oxiderende film wordt vernietigd, anti-oxidatiemechanisme mislukt en materiaal begint te ableren. De oxidatieweerstand van siliciumnitride is niet effectief na ablatie en de golfdeling van het materiaal wordt ernstig beïnvloed. Daarom is het gebied waar het oxidatiemechanisme van siliciumnitride -veranderingen erg belangrijk is om de oxidatieresistentie en golftransmissie ervan te bestuderen.
Bij dezelfde temperatuur, wanneer de zuurstofconcentratie afneemt, verandert het oxidatiemechanisme van siliciumnitride in actieve oxidatie. Wanneer de gedeeltelijke druk van de zuurstof constant is en de oppervlaktetemperatuur stijgt, verandert het oxidatiemechanisme van passieve oxidatie naar actieve oxidatie.
De overgangstemperatuurcurve van siliciumnitride onder verschillende partiële zuurstofdruk werd verkregen door Chen et al. De curve verdeelde het oxidatiegebied in passief oxidatiegebied en actief oxidatiegebied. 
Overgangstemperatuur van siliciumnitride bij verschillende gedeeltelijke zuurstofdrukken
peroratie
Siliciumnitride -keramiek heeft een hoge theoretische thermische geleidbaarheid en het tweede fasegehalte en roosterdefecten, met name de zuurstofdefecten in het rooster, hebben een grote impact op de thermische geleidbaarheid van siliciumnitride -keramiek. Daarom is het erg belangrijk om de oxidatieresistentie van het poeder, de vorm van zuurstof in siliciumnitride en het oxidatiemechanisme ervan te bestuderen.
(Materiaal van internet, inbraak)