Gözenekli ve toz silikon nitrürün oksidasyon davranışı
Dinamik oksidasyon atmosferi, gözenekli ve tozlu numune silikon nitrür oksitlenmesini daha ciddiye alacaktır.
İki form silikon nitrür tozu oksijeni vardır, biri yüzeyde bir silika oksit tabakası oluşturmaktır ve diğeri oksijen kusurları oluşturmak için silikon nitrür kafesine girmektir. Toz hazırlama işleminde, kristal kafesin içinde ve toz parçacıklarının yüzeyinde adsorbe edilen oksijen yaklaşık%1'dir. Yüksek sıcaklıklarda, oksijen kafes içinde çözülür ve silikon boşlukları oluşturmak için azot atomlarını değiştirir, fonon yayılımı sırasında saçılma merkezleri oluşturur ve silikon nitrürün termal iletkenliğini etkiler. Tozun oksijen içeriği ne kadar düşük olursa, hazırlanan seramiklerin kapsamlı özellikleri o kadar iyi olur.
Wang Yuelong ve ark. Başlangıçta% 1.21'lik bir başlangıç oksijen içeriğine sahip seçilmiş silikon nitrür tozu ve akan havada 573K-1273K'da farklı sıcaklıklarda oksitledi.
Sıcaklı silikon nitrür tozunun oksijen içeriğinin varyasyonu
Sonuçlar, silikon nitrür tozunun iyi oksidasyon direncine sahip olduğunu, 1073K'nın altındaki tozun oksijen içeriğinin neredeyse hiç artmadığını, tozun oksijen içeriğinin 1073K ve 1273K arasında yavaşça arttığını ve oksijen içeriğinin keskin bir şekilde 1273k'ye yükseldiğini göstermektedir. 5 saat ve 10 saat için 1273K'da tutulduktan sonra, silikon nitrür tozunun oksijen içeriği sırasıyla% 2.01% ve% 3.26'ya yükseldi ve yüzey oksit tabakası kalınlığı 0.45nm'den 1.05nm ve 2.31nm'ye yükseldi. Teorik hesaplama ve XPS tespiti yoluyla, silikon nitrür tozunun kafes oksijen içeriği yaklaşık%0.5'tir.
Fengmei, atmosferik basınç statik hava atmosferi altında gözenekli Si3N4'ün oksidasyon reaksiyonunun çok zayıf olduğunu buldu; 800 ℃ üzerinde, bariz oksidasyon reaksiyonu görülebilir; 1000 ℃ üzerinde, oksidasyon reaksiyonu yoğunlaşır ve kilo alma oranı hızlanır ve tercihen yüzey ve dış gözenek duvarında ve daha sonra numunenin iç gözeneklerinde meydana gelir. Oksidasyon reaksiyonu, arayüzdeki kimyasal kinetiklerle kontrol edilir. Ek olarak, aynı sıcaklıkta, dinamik oksidasyon atmosferi, özellikle gözenekli ve toz örnekleri için Si3N4'ün oksidasyonunu hızlandıracaktır.
Oksidasyon mekanizması
Silikon karbür malzemelerine benzer şekilde, silikon nitrürün oksidasyon mekanizması, oksijen kısmi basınç ve sıcaklık farkı ile aktif oksidasyon ve pasif oksidasyon mekanizmasına ayrılır. Aktif oksidasyon, silikon monoksit ve azot üretmek için silikon nitrür ve oksijenin reaksiyonunu ifade eder. Pasif oksidasyon mekanizması geçiş sıcaklığı analizinin temelidir, bu nedenle silikon nitrürün pasif oksidasyon mekanizması hakkında net bir şekilde anlaşılması gerekir. Reaksiyon formülü aşağıdaki gibidir: 
Silikon nitrürün aktif oksidasyon mekanizması altında reaksiyonu esas olarak formüldür (1) ve pasif oksidasyon mekanizması altındaki reaksiyon esas olarak formüldür (2). Bazı araştırmacılar deneyde pasif oksidasyon mekanizmasında aynı anda reaksiyon (3) olabileceğini bulmuşlardır. Ek olarak, reaksiyon denklemi (4), SIO2 ve SI3N4 arayüzünde meydana gelebilir.
Pasif oksidasyon mekanizması altında reaksiyon mekanizması
Termodinamik hesaplama ile Chen Siyuan ve ark. belirli bir sıcaklık ve basınçta pasif oksidasyon mekanizmasında reaksiyon formülünün (3) oranını inceledi ve deneyler yoluyla NO'nun N2'ye oranının çok küçük olduğu bulundu, bu nedenle silikonun pasif oksidasyon mekanizmasının reaksiyonu olduğu düşünülebilir. Nitrür sadece reaksiyon formülüdür (2). Arayüzdeki sıcaklık ve oksijen kısmi basıncının artması NO'nun basıncını artıracaktır, yani reaksiyon (3) olasılığı artacaktır.
Yüksek sıcaklık ve düşük oksijen kısmi basıncı ortamında, silikon nitrür pasif oksidasyon mekanizmasından aktif oksidasyon mekanizmasına dönüşür, SIO ve N2 oluşturur, oksitleyici film yok edilir, anti-oksidasyon mekanizması başarısız olur ve malzeme azalmaya başlar. Silikon nitrürün oksidasyon direnci ablasyondan sonra etkisizdir ve malzemenin dalga geçirgenliği ciddi şekilde etkilenir. Bu nedenle, silikon nitrürün oksidasyon mekanizmasının değiştiği bölge, oksidasyon direncini ve dalga geçirgenliğini incelemek için çok önemlidir.
Aynı sıcaklıkta, oksijen konsantrasyonu azaldığında, silikon nitrürün oksidasyon mekanizması aktif oksidasyona değişir. Oksijen kısmi basınç sabit olduğunda ve yüzey sıcaklığı arttığında, oksidasyon mekanizması pasif oksidasyondan aktif oksidasyona değişir.
Farklı oksijen kısmi basınç altında silikon nitrürün geçiş sıcaklığı eğrisi Chen ve ark. Eğri, oksidasyon bölgesini pasif oksidasyon bölgesine ve aktif oksidasyon bölgesine ayırdı. 
Farklı oksijen kısmi basınçlarda silikon nitrürün geçiş sıcaklığı
alem
Silikon nitrür seramikleri yüksek teorik termal iletkenliğe sahiptir ve ikinci faz içeriği ve kafes kusurları, özellikle kafesteki oksijen kusurları, silikon nitrür seramiklerinin termal iletkenliği üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, tozun oksidasyon direncini, silikon nitrürdeki oksijen formunu ve oksidasyon mekanizmasını incelemek çok önemlidir.
(İnternetten Malzeme, Gezinme)