Sialon - Sialon
Le ceramiche SiAlON sono una classe specialistica di materiali refrattari ad alta temperatura, con elevata resistenza all'ambiente e alle alte temperature, buona resistenza agli shock termici ed eccezionale resistenza alla bagnatura o alla corrosione da metalli non ferrosi fusi, rispetto ad altri materiali refrattari come, ad esempio , allumina. Un uso tipico è con la manipolazione di alluminio fuso. Sono inoltre eccezionalmente resistenti alla corrosione e quindi vengono utilizzati anche nell'industria chimica. I SiAlON hanno anche un'elevata resistenza all'usura, una bassa espansione termica e una buona resistenza all'ossidazione fino a oltre ~1000 °C. Sono stati segnalati per la prima volta intorno al 1971.
Forme
| Modulo | formula | n | simmetria | gruppo spaziale | No | Simbolo Pearson | Z |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| α | Si 12–m–n Al m+n O n N 16–n | trigonale | P31c | 159 | hP28 | 4 | |
| ? | Si 6–n Al n O n N 8–n | 0–4.2 | esagonale | P6 3 | 173 | hP14 | 2 |
| O' | Si 2–n Al n O 1+n N 2–n | 0–0.2 | ortorombica | Cmc2 1 | 36 | oS20 | 4 |
- m e n sono i numeri dei legami Al–N e Al–O che sostituiscono i legami Si–N
I SiAlON sono ceramiche basate sugli elementi silicio (Si), alluminio (Al), ossigeno (O) e azoto (N). Sono soluzioni solide di nitruro di silicio (Si 3 N 4 ), dove i legami Si–N sono parzialmente sostituiti con legami Al–N e Al–O. I gradi di sostituzione possono essere stimati dai parametri del reticolo. La discrepanza di carica causata dalla sostituzione può essere compensata aggiungendo cationi metallici come Li + , Mg 2+ , Ca 2+ , Y 3+ e Ln 3+ , dove Ln sta per lantanide . I SiAlON esistono in tre forme base, che sono isostrutturali con una delle due forme comuni di nitruro di silicio, alfa e beta, e con ossinitruro di silicio ortorombica ; sono quindi chiamati come α, β e O'-SiAlONs.
Produzione
I SiAlON sono prodotti combinando prima una miscela di materie prime tra cui nitruro di silicio , allumina, nitruro di alluminio , silice e l' ossido di un elemento delle terre rare come l' ittrio . La miscela di polvere viene fabbricata in un compatto "verde" mediante compattazione isostatica della polvere o colata a scorrimento , ad esempio. Quindi la forma sagomata viene densificata, tipicamente mediante sinterizzazione senza pressione o pressatura isostatica a caldo . La crescita anormale del grano è stata ampiamente segnalata per le ceramiche SiAlON e si traduce in una distribuzione bimodale della dimensione del grano del materiale sinterizzato. La parte sinterizzata potrebbe quindi dover essere lavorata mediante molatura al diamante (taglio abrasivo) . In alternativa, possono essere forgiati in varie forme ad una temperatura di ca. 1200°C.
Applicazioni
Le ceramiche SiAlON hanno trovato ampio uso nella manipolazione di metalli fusi non ferrosi, in particolare alluminio e sue leghe, compresi tubi di alimentazione in metallo per pressofusione di alluminio, tubi per bruciatori e riscaldatori ad immersione, iniettore e degasaggio per metalli non ferrosi, tubi di protezione per termocoppie, crogioli e siviere.
Nella formatura dei metalli, SiAlON viene utilizzato come utensile da taglio per la lavorazione della ghisa in conchiglia e come dispositivi e perni di brasatura e saldatura, in particolare per la saldatura a resistenza .
Altre applicazioni includono le industrie chimiche e di processo e le industrie petrolifere e del gas , grazie all'eccellente stabilità chimica e alla resistenza alla corrosione e all'usura di sialon .
Alcuni SiAlON attivati da terre rare sono fotoluminescenti e possono fungere da fosfori . Il β-SiAlON drogato con Europio (II) assorbe nello spettro della luce ultravioletta e visibile ed emette un'emissione visibile a banda larga intensa. La sua luminanza e il colore non cambiano in modo significativo con la temperatura, grazie alla struttura cristallina stabile alla temperatura. Ha un grande potenziale come fosforo di conversione verso il basso verde per LED bianchi ; esiste anche una variante gialla. Per i LED bianchi, viene utilizzato un LED blu con un fosforo giallo o con un fosforo SiAlON verde e giallo e un fosforo rosso a base di CaAlSiN 3 (CASN).