與大多數金屬，聚合物和復合材料相比，特種陶瓷具有更出色的高溫熱機械性能，比如說氮化硅，就被譽為是“綜合性能最好的結構陶瓷”。不過即將已經本身足夠強的氮化硅陶瓷，材料學家依舊有本事將它再玩出花樣，比如說賽隆陶瓷Sialon就是這樣一個例子。

賽隆陶瓷

賽隆陶瓷Sialon是指一類以硅（Si）為基底合成鋁（Al）、氧（O）、氮（N）的陶瓷材料，是由Al₂O₃中的Al原子和O原子部分置換Si₃N₄中的Si原子和N原子形成。根據賽隆陶瓷的制備工藝特點，我們也可以簡單得將“賽隆陶瓷”理解為氮化硅的陶瓷化合物，它比氮化硅相比更容易燒結，并且有較好的抗氧化性。

賽隆陶瓷的分類

Sialon有α、β、Ｏ三個相，尤其以前兩種最為常見。若沒特別說明，一般指的Sialon會是β相。

其中，β-Sialon的結構與β-Si₃N₄相似，只是部分的Si與N原子位置分別被Al與O替代，化學通式為Si_(6-Z)Al_(Z)O_(Z)N_(8-Z)，其中Z值在0~4.2之間，Z越大代表抗氧化能力越強，而熱傳導越差。

α-Sialon的結構與α-Si₃N₄相似，一樣是部分的Si與N原子位置分別被Al與O替代，但是會有金屬陽離子在其中作電價荷補償，化學通式為M_(x)(SiAl)₁₂(ON)₁₆，其中M為金屬陽離子（Li/Ca/Mg….)，而X值在0~2之間。

Ｏ-Sialon的結構與氮氧化硅相似，一樣是部分的Si與N原子位置分別被Al與O替代，Ｏ-Sialon是所有的Sialon中含氧量最高的，因此抗氧化性較α-Sialon與β-Sialon來得好。

以下是β-Sialon和α-Sialon的性能對比圖及電鏡對比圖。

電鏡下某牌號塞隆陶瓷的α-sialon及β-sialon

賽隆陶瓷的性能優勢

前面也提了，Sialon是氮化硅與氧化物的固溶體，因此它在性能上綜合了Si₃N₄優異的物理、力學性能和Al₂O₃優異的化學性能，從而具有諸多優良性能——如高硬度、熱膨脹系數低、粘性強不易產生裂紋的高韌性以及優異的耐熱性、耐磨耗性、抗氧化性就是Sialo的一大特征。它與其他常見的特種陶瓷材料相比，差異主要表現在：

①強度：雖然賽隆陶瓷的室溫強度低于硬質合金，但明顯高于氧化鋁陶瓷。甚至某些賽隆陶瓷強度會隨著溫度的升高而提高，直至1400℃，因此賽隆陶瓷還具有“超強度材料”之稱；

②硬度：賽隆陶瓷的室溫硬度并不是很高，但其隨著溫度的上升，硬度的保持性明顯優于硬質合金及其他陶瓷，一般高于400℃時硬度就能遠高于其他二者，而且能保持到1000℃以上；

③耐磨性：賽隆陶瓷在高溫下具有良好的硬度保持性，而材料的耐磨性主要取決于其硬度，因此它不僅在室溫下環境下耐磨，高溫下也同樣有著出色的耐磨性；

④抗蠕變性：賽隆陶瓷在這一塊具有極好的表現，特別是高溫下使用產品時瞬時蠕變產生的變形對構件和工具極為有害，而賽隆的玻璃相通過熱處理轉化為結晶時抗蠕變性可以保持到1400℃；

⑤抗熱沖擊性：賽隆陶瓷與其他材料最為顯著的差別之一就在熱膨脹系數上，這一特性配合以高的斷裂韌性使其具有優良的耐熱沖擊性。

賽隆陶瓷的應用及發展

賽隆陶瓷作為一種性能優異的新型高溫結構陶瓷，在軍事工業、航空航天工業、機械工業和電子工業等方面都有廣闊的應用前景，主要有以下幾方面。

1.機械工業

Sialon陶瓷具有機械特性高，耐磨耗性優異等性能，賽隆陶瓷已在機械工業上用于制造軸承、密封件、焊接套筒和定位銷及磨損件等，不僅能夠經受住成千上萬次的循環而不磨損，而且還能承受大量沖擊，使用壽命與普通材料相比大大增長，在實際生產中對減少停工時間、提高產量具有重要意義。

右：賽隆陶瓷焊接定位銷

2.冶金工業

Sialon陶瓷具有突出的不濕潤行為和耐熔鋁腐蝕的特性，在空氣中的最高工作溫度為1200℃，抗熱震性為900℃，即使在最苛刻的鋁加工環境中也很穩定。因此被廣泛用于有色金屬熔融金屬處理，特別是鋁及其合金，包括鋁壓鑄金屬進料管，燃燒器和浸入式加熱管，有色金屬噴射器，熱電偶保護管，坩堝和鋼包。

鋁鑄造廠使用的熱電偶保護套

3.切削刀具

Sialon陶瓷除了繼承了氮化硅的韌性外，還具有優異的耐熱性，在高溫下有高的機械強度，耐熱沖擊性和耐磨性，其熱硬性優于WC-Co硬質合金和氧化鋁，刀尖溫度大于1000℃時仍可進行高速切削，因此在非常難切削的高溫合金的高速加工中表現極為卓越。由于切削加工發生在被加工材料已經發生軟化的高溫下，刀具壽命更長（相對于硬質合金刀具，材料總切除量可提高3倍）。

4.其他

塞隆陶瓷還可制作透明陶瓷（高壓鈉燈燈管、高溫紅外測溫儀窗口），以及用作生物陶瓷、制作人工關節等。

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