Силициев нитрид Si3n4

Продуктите от силициев нитрид могат да бъдат разделени на продукти за реакционно синтероване, продукти за горещо пресоване, продукти за синтероване при атмосферно налягане, продукти за синтероване при изостатично пресоване и продукти за тежко реакционно синтероване според процеса. Сред тях реакционното синтероване е често използван метод за производство на огнеупорни продукти от силициев нитрид.

Производството на продукти от силициев нитрид чрез метод на реакционно синтероване е да се произведе фино смлян силициев прах (размерът на частиците обикновено е по-малък от 80 μm), формоване чрез механично или изостатично пресоване, след като зеленото тяло е изсушено, нагрято до 1350 ~ 1400 градуса в азот, и азотирани в същото време по време на процеса на изпичане. При този производствен метод условията на суровината, процесът на изпичане и атмосферните условия оказват голямо влияние върху производителността на продукта.

Силициевият прах съдържа много примеси, като Fe, Ca, Aì, Ti и др. Fe се счита за катализатор в реакционния процес. Може да насърчи дифузията на силиций, но в същото време ще причини и дефекти като порьозност. Основната роля на Fe като добавка: може да се използва като катализатор в реакционния процес за насърчаване на образуването на SiO2 оксиден филм върху повърхността на продукта; Образува се система от стопилка желязо-силиций и азотът се разтваря в течен FeSi2, което насърчава образуването на -Si3N4. Въпреки това, ако железните частици са твърде големи или съдържанието е твърде високо, в продукта също ще се появят дефекти като порьозност, което ще намали производителността. Обикновено количеството добавено желязо е 0~5%. Примеси като Al, Ca, Ti и други примеси са лесни за образуване на евтектика със силиций. Подходящото количество добавка може да насърчи синтероването и да подобри работата на продукта.

Колкото по-фин е размерът на частиците и колкото по-голяма е специфичната повърхност, толкова по-ниска е температурата на изпичане. В сравнение с по-едрия размер на частиците, количеството на -Si3N4 в продукта се увеличава. Намаляването на размера на частиците на силициев диоксид може да намали размера на микроскопичните пори на продукта. Подходящото съотношение на размера на частиците може да подобри плътността на продуктите.

Температурата има силно влияние върху скоростта на азотиране. Реакцията на азотиране започва при 970~1000 градуса, а скоростта на реакцията се ускорява при около 1250 градуса. В етапа на висока температура, поради екзотермичната реакция, ако температурата бързо надвиши точката на топене на силиция (1420 градуса), е лесно да тече силиций, което ще доведе до стопяване и срутване на тялото на силициевия прах.

През април 2023 г. директорът на Института по фотоника към университета Лайбниц Майкъл М. С помощта на „хибридна технология“ екипът на Кус комбинира лазер, изработен от индиев фосфид, филтър и кухина, изработена от силициев нитрид и интегриран ги върху един чип. 

През 2023 г. изследователски екип от лабораторията по инженерна керамика на Корейския институт за изследване на материалите изработи лагерни топки от силициев нитрид за задвижващи модули на електрически превозни средства. Очаква се размерът на световния пазар на хибридни лагери, използващи технология за топки от силициев нитрид, да нарасне до повече от 1,3 трилиона спечелени до 2026 г.