Неметално съединение, съставено от силиций и азот, силициевият нитрид (Si3N4) също е усъвършенстван керамичен материал с най-адаптивната комбинация от механични, термични и електрически свойства. Освен това, в сравнение с повечето други керамики, това е високоефективна керамика с нисък коефициент на топлинно разширение, която предлага отлична устойчивост на термичен удар.
Характеристика
Поради ниския си коефициент на топлинно разширение, материалът има много висока устойчивост на термичен удар и добра якост на счупване. Заготовките от Si3N4 са устойчиви на удари и удари. Тези детайли могат да издържат на работни температури до 1400 °C и са устойчиви на химикали, корозивни ефекти и специфични разтопени метали като алуминий, както и на киселини и алкални разтвори. Друга особеност е ниската му плътност. Той има ниска плътност от 3,2 до 3,3 g/cm3, което е почти толкова лек, колкото алуминият (2,7 g/cm3), и има максимална якост на огъване от ≥900 MPa.
В допълнение, Si3N4 се характеризира с висока устойчивост на износване и надвишава високотемпературните свойства на повечето метали, като устойчивост на висока температура и устойчивост на пълзене. Той предлага превъзходна комбинация от устойчивост на пълзене и окисляване и превъзхожда способностите за висока температура на повечето метали. Благодарение на ниската си топлопроводимост и висока устойчивост на износване, той може да издържи на най-суровите условия в най-взискателните индустриални приложения. Освен това силициевият нитрид е чудесен вариант, когато се изискват възможности за висока температура и високо натоварване.
Имоти
● Висока якост на счупване
● Добра якост на огъване
● Изключително ниска плътност
● Невероятна силна устойчивост на термичен шок
● Висока работна температура в окислителни атмосфери
Метод на производство
Петте различни процеса, използвани за получаване на силициев нитрид, водят до леко различни работни материали и приложения.
SRBSN (реакционно свързан силициев нитрид)
GPSN (синтерован силициев нитрид под налягане на газ)
HPSN (горещо пресован силициев нитрид)
HIP-SN (горещо изостатично пресован силициев нитрид)
RBSN (реакционно свързан силициев нитрид)
Сред тези пет GPSN е най-често използваният метод за производство.
Примери за приложение
Топки и търкалящи се елементи за светлина
Благодарение на тяхната голяма издръжливост на счупване и добри трибологични свойства, керамиката от силициев нитрид е идеално подходяща за използване като топки и търкалящи се елементи за леки, изключително прецизни лагери, инструменти за формоване на тежка керамика и силно натоварени автомобилни компоненти. В допълнение, техниките за заваряване използват силната устойчивост на термични удари на материалите и устойчивост на висока температура.
Приложения при високи температури
Освен това, той отдавна се използва при приложения с висока температура. Фактът, че това е един от малкото монолитни керамични материали, които могат да издържат на екстремни термични удари и температурни градиенти, произведени от водородни/кислородни ракетни двигатели.
Автомобилна индустрия
Понастоящем материалът от силициев нитрид се използва предимно в автомобилната индустрия в приложения за части на двигатели и аксесоари за двигатели, като турбокомпресори за по-ниска инерция и намалено забавяне и емисии на двигателя, подгревни свещи за по-бързо стартиране, клапани за контрол на изгорелите газове за увеличено ускорение и подложки за кобилици за газови двигатели за по-ниско износване.
Електронна индустрия
Поради отличителните си електрически свойства, в приложенията на микроелектрониката, силициевият нитрид се използва все повече като изолатор и химическа бариера при производството на интегрални схеми за безопасно опаковане на устройства. Силициевият нитрид се използва като пасивиращ слой с висока дифузионна бариера срещу натриеви йони и вода, които са две ключови причини за корозия и нестабилност в микроелектрониката. В кондензаторите за аналогови устройства веществото се използва и като електрически изолатор между слоевете полисилиций.
Заключение
Керамиката от силициев нитрид са полезни материали. Всеки тип от тази керамика има уникални характеристики, които я правят полезна в различни сектори. Разбирането на многото разновидности на керамика от силициев нитрид улеснява избора на най-добрата за дадено приложение.
