Неметалічнае злучэнне, якое складаецца з крэмнію і азоту, нітрыд крэмнію (Si3N4) таксама з'яўляецца ўдасканаленым керамічным матэрыялам з найбольш прыстасаваным спалучэннем механічных, цеплавых і электрычных уласцівасцей. Акрамя таго, у параўнанні з большасцю іншых керамічных вырабаў, гэта высокапрадукцыйная кераміка з нізкім каэфіцыентам цеплавога пашырэння, якая забяспечвае выдатную ўстойлівасць да цеплавога ўдару.
Асаблівасці
Дзякуючы нізкаму каэфіцыенту цеплавога пашырэння, матэрыял мае вельмі высокую ўстойлівасць да тэрмічнага ўдару і добрую трываласць на разрыў. Нарыхтоўкі Si3N4 устойлівыя да ўдараў і ўдараў. Гэтыя нарыхтоўкі вытрымліваюць тэмпературу да 1400 °C і ўстойлівыя да хімікатаў, каразійных уздзеянняў і спецыфічных расплаўленых металаў, такіх як алюміній, а таксама да кіслот і шчолачаў. Яшчэ адна яго асаблівасць - нізкая шчыльнасць. Ён мае нізкую шчыльнасць ад 3,2 да 3,3 г/см3, што амаль гэтак жа лёгка, як алюміній (2,7 г/см3), і мае максімальную трываласць на выгіб ≥900 МПа.
Акрамя таго, Si3N4 характарызуецца высокай устойлівасцю да зносу і перавышае высокатэмпературныя ўласцівасці большасці металаў, такія як трываласць пры высокіх тэмпературах і супраціў паўзучасці. Ён забяспечвае цудоўную сумесь устойлівасці да паўзучасці і акіслення і пераўзыходзіць здольнасць да высокіх тэмператур большасці металаў. Дзякуючы нізкай цеплаправоднасці і моцнай зносаўстойлівасці, ён можа вытрымліваць самыя жорсткія ўмовы ў самых патрабавальных прамысловых прымяненнях. Больш за тое, нітрыд крэмнію з'яўляецца выдатным варыянтам, калі патрабуецца высокая тэмпература і высокая нагрузка.
Уласцівасці
● Высокая глейкасць разбурэння
● Добрая трываласць на выгіб
● Надзвычай нізкая шчыльнасць
● Неверагодная моцная ўстойлівасць да цеплавога ўдару
● Высокая працоўная тэмпература ў акісляльнай атмасферы
Спосаб вытворчасці
Пяць розных працэсаў, якія выкарыстоўваюцца для атрымання нітрыду крэмнію, прыводзяць да крыху розных працоўных матэрыялаў і прымянення.
SRBSN (рэакцыйна звязаны нітрыд крэмнію)
GPSN (нітрыд крэмнію, спечаны пад ціскам газу)
HPSN (нітрыд крэмнію гарачага прэсавання)
HIP-SN (нітрыд крэмнію гарачага ізастатычнага прэсавання)
RBSN (рэакцыйна звязаны нітрыд крэмнію)
Сярод гэтых пяці GPSN з'яўляецца найбольш часта выкарыстоўваным метадам вытворчасці.
Прыклады прымянення
Шарыкі і элементы качэння для святла
Дзякуючы высокай трываласці на разбурэнне і добрым трыбалагічным уласцівасцям, кераміка з нітрыду крэмнію ідэальна падыходзіць для выкарыстання ў якасці шарыкаў і тэл качэння для лёгкіх, надзвычай дакладных падшыпнікаў, звышмоцных керамічных інструментаў для фармавання і аўтамабільных кампанентаў з высокай нагрузкай. Акрамя таго, метады зваркі выкарыстоўваюць моцную ўстойлівасць матэрыялаў да тэрмічнага ўдару і высокую тэмпературу.
Прымяненне пры высокіх тэмпературах
Акрамя таго, ён ужо даўно выкарыстоўваецца ў высокатэмпературных прыкладаннях. Той факт, што гэта адзін з нямногіх маналітных керамічных матэрыялаў, які можа супрацьстаяць экстрэмальным цеплавым ударам і тэмпературным градыентам, якія ствараюцца вадародна-кіслароднымі ракетнымі рухавікамі.
Аўтамабільная прамысловасць
У цяперашні час нітрыд крэмнію выкарыстоўваецца галоўным чынам у аўтамабільнай прамысловасці для вырабу дэталяў рухавікоў і аксесуараў рухавікоў, такіх як турбакампрэсары для меншай інэрцыі і памяншэння затрымкі рухавіка і выкідаў, свечкі напальвання для больш хуткага запуску, клапаны рэгулявання выхлапных газаў для павелічэння паскарэння і накладкі каромысла для газавых рухавікоў для зніжэння зносу.
Электронная прамысловасць
Дзякуючы сваім выдатным электрычным уласцівасцям у мікраэлектроніцы нітрыд крэмнію ўсё часцей выкарыстоўваецца ў якасці ізалятара і хімічнага бар'ера пры вытворчасці інтэгральных схем для бяспечнай упакоўкі прылад. Нітрыд крэмнію выкарыстоўваецца ў якасці пасіўнага пласта з высокім дыфузійным бар'ерам супраць іёнаў натрыю і вады, якія з'яўляюцца дзвюма ключавымі прычынамі карозіі і нестабільнасці ў мікраэлектроніцы. У кандэнсатарах для аналагавых прылад рэчыва таксама выкарыстоўваецца ў якасці электрычнага ізалятара паміж пластамі полісілікону.
Заключэнне
Кераміка з нітрыду крэмнія з'яўляецца карысным матэрыялам. Кожны тып гэтай керамікі мае унікальныя характарыстыкі, якія робяць яе карыснай у розных сектарах. Разуменне мноства разнавіднасцей керамікі з нітрыду крэмнію дазваляе лёгка выбраць найлепшую для пэўнага прымянення.
