Mae cyfansawdd anfetelaidd sy'n cynnwys silicon a nitrogen, nitrid silicon (Si3N4) hefyd yn ddeunydd ceramig datblygedig gyda'r cymysgedd mwyaf addasadwy o briodweddau mecanyddol, thermol a thrydanol. Yn ogystal, o'i gymharu â'r rhan fwyaf o serameg eraill, mae'n seramig perfformiad uchel gyda chyfernod ehangu thermol isel sy'n cynnig ymwrthedd sioc thermol ardderchog.
Nodweddion
Oherwydd ei gyfernod ehangu thermol isel, mae gan y deunydd wrthwynebiad sioc thermol uchel iawn a chaledwch torri asgwrn da. Mae darnau gwaith Si3N4 yn gallu gwrthsefyll effeithiau a siociau. Gall y darnau gwaith hyn oddef tymereddau gweithredu o hyd at 1400 ° C ac maent yn gallu gwrthsefyll cemegau, effeithiau cyrydol, a metelau tawdd penodol fel alwminiwm, yn ogystal ag asidau a hydoddiannau alcalïaidd. Nodwedd arall yw ei ddwysedd isel. Mae ganddo ddwysedd isel o 3.2 i 3.3 g / cm3, sydd bron mor ysgafn ag alwminiwm (2.7 g / cm3), ac mae ganddo gryfder plygu uchaf o ≥900 MPa.
Yn ogystal, nodweddir Si3N4 gan wrthwynebiad gwisgo uchel ac mae'n fwy na phriodweddau tymheredd uchel y mwyafrif o fetelau, megis cryfder tymheredd uchel a gwrthiant ymgripiad. Mae'n cynnig cymysgedd gwell o ymwrthedd ymgripiad ac ocsidiad ac yn perfformio'n well na galluoedd tymheredd uchel y mwyafrif o fetelau. Diolch i'w dargludedd gwres isel a'i wrthwynebiad gwisgo cryf, gall wrthsefyll yr amgylchiadau anoddaf yn y cymwysiadau diwydiannol mwyaf heriol. Ar ben hynny, mae silicon nitrid yn opsiwn gwych pan fo angen galluoedd tymheredd uchel a llwyth uchel.
Priodweddau
● Cryfder torri asgwrn uchel
● Cryfder hyblyg da
● Dwysedd hynod o isel
● Gwrthiant sioc thermol cryf anhygoel
● Tymheredd gweithio uchel mewn atmosfferiau ocsideiddiol
Dull Cynhyrchu
Mae'r pum proses amrywiol a ddefnyddir i wneud silicon nitrid - yn arwain at ddeunyddiau a chymwysiadau gweithio ychydig yn wahanol.
SRBSN (silicon nitrid wedi'i fondio gan adwaith)
GPSN (silicon nitrid sintered pwysau nwy)
HPSN (silicon nitrid)
HIP-SN (silicon nitrid wedi'i wasgu'n boeth yn isostatig)
RBSN (silicon nitrid wedi'i fondio gan adwaith)
Ymhlith y pump hyn, GPSN yw'r dull cynhyrchu a ddefnyddir amlaf.
Enghreifftiau o Gymhwysiad
Peli ac Elfennau Rholio ar gyfer Goleuni
Oherwydd eu caledwch torri asgwrn mawr a'u priodweddau triolegol da, mae cerameg nitrid silicon yn ddelfrydol i'w defnyddio fel peli ac elfennau rholio ar gyfer Bearings ysgafn, hynod fanwl gywir, offer ffurfio cerameg trwm, a chydrannau modurol dan bwysau mawr. Yn ogystal, mae technegau weldio yn defnyddio ymwrthedd sioc thermol cryf deunyddiau a gwrthiant tymheredd uchel.
Cymwysiadau Tymheredd Uchel
Ar ben hynny, mae wedi cael ei ddefnyddio ers amser maith mewn cymwysiadau tymheredd uchel. Y ffaith ei fod yn un o'r ychydig ddeunyddiau cerameg monolithig a all wrthsefyll y sioc thermol eithafol a'r graddiannau tymheredd a gynhyrchir gan beiriannau roced hydrogen/ocsigen.
Diwydiant Modurol
Ar hyn o bryd, defnyddir y deunydd nitrid silicon yn bennaf yn y diwydiant modurol mewn cymwysiadau ar gyfer rhannau injan ac unedau affeithiwr injan, megis turbochargers ar gyfer syrthni is a llai o oedi ac allyriadau injan, plygiau glow ar gyfer cychwyn cyflymach, falfiau rheoli nwy gwacáu ar gyfer cyflymiad cynyddol, a phadiau braich rocker i beiriannau nwy leihau traul.
Diwydiant Electroneg
Oherwydd ei briodweddau trydanol unigryw, mewn cymwysiadau microelectroneg, mae silicon nitrid yn cael ei ddefnyddio'n gynyddol fel ynysydd a rhwystr cemegol wrth gynhyrchu cylchedau integredig ar gyfer pecynnu dyfeisiau'n ddiogel. Defnyddir silicon nitrid fel haen goddefol gyda rhwystr trylediad uchel yn erbyn ïonau sodiwm a dŵr, sef dau brif achos cyrydiad ac ansefydlogrwydd mewn microelectroneg. Mewn cynwysyddion ar gyfer dyfeisiau analog, mae'r sylwedd hefyd yn cael ei ddefnyddio fel ynysydd trydanol rhwng haenau polysilicon.
Casgliad
Mae cerameg silicon nitrid yn ddeunyddiau cyfleustodau. Mae gan bob math o'r cerameg hwn nodweddion unigryw sy'n ei gwneud yn ddefnyddiol mewn amrywiaeth o sectorau. Mae deall yr amrywiaethau niferus o serameg nitrid silicon yn ei gwneud hi'n hawdd dewis yr un gorau ar gyfer cymhwysiad penodol.
