A Sialon , geschrieben manchmal SiAlON mit Bezug auf ihren konstituierenden Elementen Silizium , Aluminium , Sauerstoff und Stickstoff , ist eine feuerfeste Keramik , abgeleitet von Siliziumnitrid Si 3 N 4durch Substitution bestimmter Bindungen Wenn - N durch Verbindungen Al - N und Al - O . Der Substitutionsgrad kann anhand der kristallinen Parameter bewertet werden . Das aus der Substitution resultierende Ladungsungleichgewicht kann durch Verwendung von Metallkationen wie Lithium Li + , Magnesium Mg 2+ , Calcium Ca 2+ , Yttrium Y 3+ oder einem Lanthanid Ln 3 + ausgeglichen werden. Diese Materialien weisen eine gute thermische Schockbeständigkeit und ausgezeichnete Beständigkeit gegen Korrosion durch geschmolzene Nichteisenmetalle , im Gegensatz zum Beispiel Aluminiumoxid Al 2 O 3., so dass sie häufig zur Aufnahme von geschmolzenem Aluminium und allgemeiner bei industriellen Anwendungen mit korrosiven Substanzen verwendet werden. Sie sind relativ hart mit einer Vickers - Härte von etwa 16 GPa bei Raumtemperatur sowie eine gute mechanische Festigkeit bei Temperaturen von mehr als 1000 ° C . Sie weisen auch eine gute Verschleißfestigkeit , einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine gute Oxidationsbeständigkeit auf .
Es gibt drei Allotrope von Sialon, die jeweils mit einem Buchstaben gekennzeichnet sind, der sich auf die entsprechende Form von Siliziumnitrid (α'- trigonale und β' - hexagonale Sialons ) oder auf Siliziumoxynitrid ( orthorhombisches Sialon O ' ) bezieht , wobei beide zunächst die formalen Gleichungen sind:
2 (12 - m - n ) Si 3 N 4+ 2 (4 m + 3) AlN + 3mv Me 2 O v+ (2 nm - m ) Al 2 O 3⟶ 6 α'- Me m / v Si 12– m - n Al m + n O n N 16– n ;; (6 - z ) β- Si 3 N 4+ z AlN + z Al 2 O 3⟶ 3 β'-Si 6- z Al z O z N 8- z.In der nachstehenden Tabelle m den Anteil an repräsentiert Si - N - Bindungen ersetzt durch Al - N - Bindungen , während n die Fraktion darstellt Si - N - Bindungen ersetzt durch Al - O - Bindungen und v die Valenz des Metalls Me:
Allotrop | Chemische Formel | nicht | System | Raumgruppe | n o | Pearson-Symbol | Z. |
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α ' | Me m / v Si 12– m - n Al m + n O n N 16– n | Trigonal | P31c | 159 | hP28 | 4 | |
β ' | Si 6– n Al n O n N 8– n | 0 - 4.2 | Sechseckig | P6 3 | 173 | hP14 | 2 |
Ö ' | Si 2– n Al n O 1+ n N 2– n | 0 - 0,2 | Orthorhombisch | Cmc2 1 | 36 | oS20 | 4 |
Sialons können durch Umsetzen von Siliciumnitrid Si 3 N 4 erhalten werdenAluminiumoxid Al 2 O 3, Aluminiumnitrid AlN und das Oxid einer Seltenen Erden wie Yttrium (III) oxid Y 2 O 3. Das Pulvergemisch wird beispielsweise durch isostatische Kompression oder durch Schlickerguss hergestellt . Die erhaltene Form wird dann durch Sintern oder durch heißisostatisches Pressen wärmebehandelt . Das gesinterte Teil kann dann durch Abrieb gleichgerichtet oder bei ungefähr 1200 ° C geschmiedet werden , um die gewünschte Form zu erhalten.
Sialone ist im Umgang mit geschmolzenen Nichteisenmetallen wie Aluminium und deren Legierungen, einschließlich Metall Zuführrohre für weithin verwendete Aluminium - Druckguss , Brenner und Tauchheizerröhren Injektoren und Entgasen für Nichteisenmetalle, Thermoelement - Schutzrohre , Tiegel und Gießpfannen . Sie können in verwendet werden Drehwerkzeuge für die Bearbeitung von Guss kalt und Vorrichtungen und Stiften von Löten oder Schweißen , insbesondere zum Widerstandsschweißen . Sie werden aufgrund ihrer hohen Korrosions- und Verschleißfestigkeit auch in der chemischen Industrie und in der Erdölindustrie eingesetzt .
Einige der seltenen Erden aktivierte Sialone sind photolumineszente und kann verwendet werden als Leuchtstoffe . Β Sialon , dotiert mit Europium ( II ) absorbiert Strahlung des sichtbaren Spektrums und ultraviolettes und sichtbares Licht aussendet intensiven breiten Band . Seine Leuchtdichte und Farbe sind aufgrund der Stabilität seiner Kristallstruktur über einen weiten Temperaturbereich ziemlich stabil . Es ist interessant als Frequenzumwandlungs-Grünleuchtstoff für weiße Leuchtdioden ( LEDs ); Es gibt auch eine gelbe Variante. Weiße LEDs ergeben sich aus der gemeinsamen Verwendung einer blauen LED mit einem gelben Leuchtstoff oder mit einem grünen und gelben Leuchtstoff in Sialon und einem roten Leuchtstoff auf CaAlSiN 3- Basis: Hatte 2+ .
Das Sialon β 'der Näherungsformel Si 3 Al 3 O 3 N 5insbesondere verwendet als Bindemittel aus Siliziumkarbid SiC in feuerfestem Stein Gefäße des Hochofens .