Propiedades del polvo de nitruro de silicio de grado refractario y su aplicación en hormigones moldeables para canales y placas deslizantes.

El nitruro de silicio posee numerosas propiedades superiores, como un bajo coeficiente de dilatación térmica, alta conductividad térmica y excelente resistencia al choque térmico; alta dureza, alta resistencia mecánica, propiedades autolubricantes y excelente resistencia al desgaste y la corrosión; estabilidad química, resistencia a la corrosión por todos los ácidos y álcalis inorgánicos, excepto el ácido fluorhídrico, y no humectación de metales, especialmente no metálicos. Por lo tanto, tiene amplias perspectivas de aplicación en la industria de materiales refractarios.

Jiangsu Jingxin New Materials Co., Ltd. ha desarrollado un micropulvo de nitruro de silicio con estructura cristalina controlable. Su fase principal es β-Si3N4, que contiene pequeñas cantidades de α-Si3N4 y Si2N2O, así como trazas de Si libre residual, donde β-Si3N4 > 80 % y α-Si3N4 > 10 %. Las propiedades fisicoquímicas de la materia prima de nitruro de silicio de grado refractario se muestran en la Tabla 1. El micropulvo de nitruro de silicio presenta una distribución bimodal del tamaño de partícula, con un d50 de aproximadamente 4,91 μm.

Imágenes SEM de micropartículas de nitruro de silicio

Análisis de fases por difracción de rayos X de micropartículas de nitruro de silicio refractario

Distribución del tamaño de partícula del micropulvo de nitruro de silicio

(1) Aplicación de nitruro de silicio en refractarios moldeables de hierro para trincheras

La introducción de nitruro de silicio en los refractarios moldeables de hierro Al2O3-SiC-C para zanjas puede reducir la cantidad de fase líquida generada durante el uso a altas temperaturas, formando una fase SiAlON, mejorando la resistencia a la escoria y las propiedades mecánicas, y solucionando el rendimiento insatisfactorio del hierro con nitruro de silicio en áreas de fuerte oxidación y erosión térmica.

(2) Aplicación de nitruro de silicio en placas portaobjetos

Al introducir un 3 % de micropulvo de nitruro de silicio en placas de deslizamiento para reemplazar parte del polvo fino original, después del tratamiento térmico con incrustación de carbono a 1400 ℃, la densidad aparente, la porosidad aparente y la tasa de cambio lineal de las muestras no fueron significativamente diferentes de la fórmula original. Las resistencias a la flexión y a la compresión a temperatura ambiente aumentaron significativamente, y la resistencia a la flexión en caliente mejoró. Esto se debe a que el micropulvo de nitruro de silicio forma SiAlON en la superficie del agregado de corindón, mejorando la fuerza de unión interfacial entre la matriz y las partículas; con el aumento de la fuerza de unión interfacial entre la matriz del agregado y las partículas, mejoró la resistencia al choque térmico de las muestras. La resistencia a la erosión por escoria de las muestras también mejoró, mientras que la resistencia a la oxidación no fue significativamente diferente.

Foto de una patineta de nitruro de silicio después de 4 usos consecutivos.

La placa deslizante de nitruro de silicio, fabricada experimentalmente, se probó en una cuchara de acero de 50 toneladas en una planta siderúrgica. La temperatura de vertido fue de 1530 a 1580 °C y el tiempo de vertido de 40 a 50 minutos. Tras cuatro usos, la superficie de la placa se mantuvo en buen estado y cumplió con los requisitos para su uso en planta.