кремния нитрид

КРЕМНИЯ НИТРИД Si3N4

желтоватые кристаллы; цвет поликристаллич. К. н. изменяется от белого до серого. Известен в двух модификациях α и β; кристаллич. структуры обеих образованы тетраэдрами SiN4, сингония гексагональная; для α-Si3N4: а=0,7765 нм, с=0,5622 нм, пространственная группа P31c; для β-Si3N4: а=0,7606 нм, с=0,2909 нм, пространственная группа Pб3/m; α-Si3N4 превращ. в β выше 1400 °C, β-Si3N4 стабилен до ~1600 °C. Не плавится. Для α-Si,N4: плота. 3,192 г/см3, C0p 93,01 Дж/(моль∙К); ΔH0обр −787,8 кДж/моль; S0298 66,07 Дж/(моль∙К); теплопроводность 62,8 Вт/(м∙К) при 300 К и 20,0 Вт/(м∙К) при 1573 К; температурный коэф. линейного расширения 3,4∙10−6 К−1; температура Дебая 1140 К; ρ>1015 Ом∙м (293 К), 108–109 Ом∙м (1273 К); ширина запрещенной зоны 4,0 эВ; диэлектрич. проницаемость 6,3–7,1; тангенс угла диэлектрич. потерь (5,3–9,7)∙10−3. Интенсивно возгоняется с разл. выше 1600 °C; уравнения температурной зависимости равновесного давления N2 над К. н.: lgp( мм рт. ст.) = 7,17-16347/T (1200–1683 К), lgp(MM рт. ст.) = 9,22-19858/T (1683–2000 К). Твердость по Виккерсу (нагрузка 100 г): 45,3 ГПа (α) и 34,8–35,8 ГПа (β); модуль упругости 298 ГПа. К. н. не взаимод. с азотной, серной и соляной кислотами, слабо реагирует с H3PO4 и интенсивно с фтористоводородной кислотой; разлагается расплавами щелочей, оксидов и карбонатов щелочных металлов. Не взаимод. с Cl2 до 900 °C, H2S — до 1000 °C, H2 — до 1200 °C. С расплавами Al, Pb, Sn, Zn, Bi, Cd, Cu не реагирует, с переходными металлами образует силициды, с оксидами металлов выше 1200 °C — силикаты. Окисление К.н. на воздухе начинается выше 900 °C К. н. получают взаимод. Si с N2 в печах или в плазме выше 1200 °C, восстановлением SiO, углеродом в присутствии N2, реакцией SiH4 или SiQ4 с N2 или NH3. Компактные изделия из К.н. получают спеканием, горячим прессованием, пиролизом соед. Si. Высокопрочные изделия производят спеканием в газостатич. установках под высоким давлением N2 и в оболочках под давлением нейтральных газов. К.н. применяют для изготовления деталей теплового тракта газотурбинных двигателей, двигателей внутр. сгорания, тиглей, защитных чехлов термопар, элементов насосов, трубопроводов и штуцеров для перекачки расплавов цветных металлов, для футеровки металлургич. печей, сопел газовых горелок, изготовления инструментов (напр., резцов), блочных носителей катализаторов, обтекателей головных частей летательных аппаратов, радиопрозрачных окон, как абразивный и изоляц. материал.

Лит.: Нитрид кремния в электронике, под ред. А. В. Ржапова, Новосиб., 1982; Андриевский Р. А. Спивак И. И., Нитрид кремния и материалы на его основе, М., 1984; Неметаллические тугоплавкие соединения, М., 1985. См. также ляг. при ст. нитриды.

П. С. Кислый

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me