赛隆（Sialon）陶瓷介绍与应用

1.赛隆（Sialon）陶瓷简介

20世纪70年代初，学者在对Si3N4添加剂的研究中发现，在Si3N4-Al2O3系统，当添加多量的Al2O3时，便构成Si-Al-O-N系统，它是由Al2O3的AI、O原子部分地置换了Si3N4中的Si、N原子，而有效地促进了Si3N4的烧结，形成了β-Si3N4 固溶体。 该固溶体被称为＂Silicon Aluminum Oxynitride”， 取其字头为“Sialon”， 译名为“赛隆”。这种称为“赛隆” 的陶瓷的化学式可表示为：Si_6-xAl_xN_8-xO_x。其中x为Al原子置换Si原子的数目。

除了Si-Al-O-N系统外，还有 Mg-Si-Al-O-N系统、Y-Si-Al-O-N系统，以及镧系金属氧化物（如La2O3、Sm2O3、CeO2等）与Si3N4形成的系统等。

赛隆陶瓷的晶体结构与Si3N4一样属六方晶系。Al2O3渗入Si3N4中并不改变原来的β-Si3N4 结构，但晶格常数及其他性能则随 Al2O3渗入的多少而有变化。

2. 赛隆陶瓷的制造工艺

（1) 配方设计

赛隆陶瓷应根据产品性能的要求进行配方设计。 赛隆陶瓷是金属氧化物和金属氮化物一种宽范围的固溶体材料，调整固溶体的组分比例，可获得性能优异的赛隆陶瓷材料。

（2) 成型

赛隆陶瓷的成型可采用挤压、模压、浇注或等静压成型法。

（3) 烧成

赛隆陶瓷通常采用无压烧结或热压烧结，在1600~1800℃的惰性气氛中烧结，可获得接近理论密度的赛隆陶瓷烧结体。

常压烧结赛隆陶瓷的制造工艺是将 Si3N4 粉与适量的 Al203 粉及 AIN 粉共同混合，成型之后在1700℃的氮气气氛中烧结，形成Si_6-xAl_xN_8-xO_x型主晶相。式中的x表示在β-Si3N4晶胞中Si原子被AI原子置换的数目，范围是0~4.2。固溶体的性质随其组成和处理温度而异。

对于性能要求特别高的赛隆陶瓷材料，应采用热压法制备。

3. 赛隆陶瓷的性能与用途

（1) 性能

由于赛隆陶瓷有可能减少或消除熔点不高的玻璃态晶界，而以具有优良性能的固溶体形态存在，因此它具有诸多的优良性能，如常温和高温强度很大、常温和高温化学稳定性优异、耐磨性很高、热膨胀系数低、抗热冲击性好、抗氧化性强、密度不大等。

（2) 用途

赛隆陶瓷具有许多优异性能，它在军事工业、航空航天工业、机械工业和电子工业等方面，具有广泛的应用前景。

赛隆陶瓷已在机械工业上用做轴承、密封件、焊接叁筒和定位销。普通定位销的寿命为7000次，而赛隆定位销可达500万次。赛隆密封件的性能优于其他材料。

它已用作连铸用的分流环，热电偶保护套管，晶体生长器具，坩埚，高炉下部内衬，铜，铝合金管拉拔芯棒以及滚轧、挤压和压铸用模具材料。

它还具有良好的高温机械性能，制作成汽车内燃机挺杆，运行60000km, 仅磨损0.75μm.

赛隆陶瓷还可制作透明陶瓷，如高压钠灯灯管、高温红外测温仪窗口。此外，它还可以用作生物陶瓷，制作人工关节等。

赛隆陶瓷材料