עם התפתחות טכנולוגיית טמפרטורות גבוהות כגון התכת ברזל ופלדה, הפיתוח והמחקר של חומרים וחומרי גלם חסיני אש איכותיים ויעילים בפתח, וחומרי גלם סינתטיים מיושמים יותר ויותר כחומר עקשן עם עתיד פיתוח. פרוסיליקון ניטריד (Fe-Si3N4) הוא חומר סינטטי חדש שהופיע בשנים האחרונות. הוא מוכן מסגסוגת ברזל FeSi75 על ידי טכנולוגיית ניטרד ותהליך סינתזה בטמפרטורה גבוהה.
2. תהליך בדיקה
פרוסיליקון ניטריד מכיל שלב Si3N4, ויש לו כמה תכונות מצוינות של Si3N4, כגון עמידות גבוהה, עמידות בפני שחיקה, חוזק מכני גבוה, עמידות בפני זעזועים תרמיים טובה, קצב התפשטות תרמית נמוך, עמידות חמצון גבוהה וסדרה של יתרונות; יש לו גם תכונות סינטר טובות מכיוון שהוא מכיל פאזה פלסטית Fe. יחד עם זאת, בהשוואה לסיליקון ניטריד, המחיר של פרוסיליקון ניטריד נמוך יותר, והוא גם קל לתיעוש וייצור, ולכן הוא שימש כחומר גלם לחומרים עקשנים, שלב קשירה בטמפרטורה גבוהה וחומרים מבניים בטמפרטורה גבוהה , והיה בשימוש נרחב בתנור פיצוץ חריץ ברזל יציקה ובוץ. בשנים האחרונות נעשו יותר ויותר מחקרים על פרוסיליקון ניטריד ויישומו בחומרי עקשן, והושגו כמה הישגים. במאמר זה מוצגות הסינתזה והתכונות של ניטריד סיליקון ברזל ויישומו בחומרי עקשן יציקים, חימר ומרוכבים, וכן נדון הסיכוי שלו.
כיום, ניטריד פרוסיליקון משמש בעיקר בחומרי עקשן יציקים, חימר וחומרים מרוכבים.
1. יציקה
היישום של פרוסיליקון ניטריד ביציקה מתמקד בעיקר ב-Al2O3-SiC-C חריץ ברזל יציקה, יציקה מגנזיום וליציקה גבוהה מאלומיניום.
1.1 Al2O3-חריץ ברזל SiC-C ניתן ליציקה
ל-Al2O3-יציקה SiC-C יש עמידות טובה לשחיקת סיגים ועמידות בפני שחיקה, והיה בשימוש נרחב בתעלה הראשית, ברחפן ובתעלת הענפים של תנור הפיצוץ. עם זאת, בשל התפתחות טכנולוגיית ההתכה, השיפור המתמיד של מקדם ניצול תנור הפיצוץ והדרישות של אורך חיים של תנור הפיצוץ, שיפור נוסף של אורך החיים של Al2O3-SiC-C חריץ ברזל יציקה דחוף גם הוא. Al2O3-SiC-C יציקה בשלב הנוכחי נוטה ליפול תחת פעולת סיגים תקופתיים, התקפה כימית של ברזל מותך, הלם תרמי וניקוי של סיגים וברזל. יחד עם זאת, חמצון של סיליקון קרביד וחומרים פחמניים ביציקה בטמפרטורה גבוהה יגרום גם לנזק מבני של החומר, שיוביל לנזק של היציקה.