Цахиур, азотоос бүрдэх металл бус нэгдэл, цахиурын нитрид (Si3N4) нь механик, дулаан, цахилгаан шинж чанаруудын хамгийн дасан зохицох чадвартай дэвшилтэт керамик материал юм. Нэмж дурдахад бусад ихэнх керамик эдлэлүүдтэй харьцуулахад энэ нь дулааны шоконд маш сайн тэсвэртэй, бага дулаан тэлэлтийн коэффициент бүхий өндөр хүчин чадалтай керамик юм.
Онцлогууд
Дулааны тэлэлтийн коэффициент багатай тул материал нь маш өндөр дулааны цохилтод тэсвэртэй, хугарлын бат бөх чанар сайтай байдаг. Si3N4 ажлын хэсгүүд нь цохилт, цохилтод тэсвэртэй. Эдгээр ажлын хэсгүүд нь 1400 °C хүртэлх температурыг тэсвэрлэх чадвартай бөгөөд химийн бодис, идэмхий нөлөө, хөнгөн цагаан зэрэг хайлсан металл, түүнчлэн хүчил, шүлтлэг уусмалд тэсвэртэй. Өөр нэг онцлог нь түүний бага нягтрал юм. Энэ нь 3.2-3.3 г/см3 нягт багатай, хөнгөн цагаан (2.7 г/см3) шиг хөнгөн бөгөөд хамгийн их гулзайлтын бат бэх нь ≥900 МПа.
Нэмж дурдахад, Si3N4 нь элэгдэлд тэсвэртэй, өндөр температурт тэсвэртэй, мөлхөх эсэргүүцэл зэрэг ихэнх металлын өндөр температурын шинж чанараас давж гардаг. Энэ нь мөлхөгч ба исэлдэлтийн эсэргүүцлийн дээд зэргийн холимогийг санал болгодог бөгөөд ихэнх металлын өндөр температурын чадавхийг давж гардаг. Дулаан дамжуулалт багатай, элэгдэлд тэсвэртэй байдгаараа энэ нь хамгийн эрэлт хэрэгцээтэй үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд хамгийн хэцүү нөхцөл байдлыг тэсвэрлэх чадвартай. Түүнчлэн цахиурын нитрид нь өндөр температур, ачаалал ихтэй байх шаардлагатай үед маш сайн сонголт юм.
Үл хөдлөх хөрөнгө
● Өндөр хугарлын бат бөх чанар
● Гулзайлтын бат бэх
● Маш бага нягтралтай
● Гайхамшигтай хүчтэй дулааны цохилтод тэсвэртэй
● Исэлдүүлэгч орчинд ажиллах өндөр температур
Үйлдвэрлэлийн арга
Цахиурын нитридыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг таван янзын процесс нь арай өөр ажлын материал, хэрэглээнд хүргэдэг.
SRBSN (реакцид холбогдсон цахиурын нитрид)
GPSN (хийн даралтат шингэрүүлсэн цахиурын нитрид)
HPSN (халуун дарагдсан цахиурын нитрид)
HIP-SN (халуун изостатикаар дарагдсан цахиурын нитрид)
RBSN (реакцид холбогдсон цахиурын нитрид)
Эдгээр тавын дотроос GPSN нь үйлдвэрлэлийн хамгийн түгээмэл арга юм.
Хэрэглээний жишээ
Гэрэлд зориулсан бөмбөг ба өнхрөх элементүүд
Цахиурын нитридийн керамик нь хугарахад тэсвэртэй, сайн трибологийн шинж чанартай тул хөнгөн, маш нарийн холхивч, хүнд даацын керамик хэлбэржүүлэгч хэрэгсэл, өндөр ачаалалтай автомашины эд ангиудын бөмбөлөг болон гулсмал элемент болгон ашиглахад тохиромжтой. Үүнээс гадна гагнуурын техник нь материалын хүчтэй дулааны цохилт, өндөр температурт тэсвэртэй байдлыг ашигладаг.
Өндөр температурын хэрэглээ
Нэмж дурдахад энэ нь өндөр температурт ажиллахад удаан хугацаагаар ашиглагдаж ирсэн. Энэ нь устөрөгч/хүчилтөрөгчийн пуужингийн хөдөлгүүрээс үүсэх хэт их дулааны цохилт, температурын градиентийг тэсвэрлэх чадвартай цөөхөн цул керамик материалын нэг юм.
Автомашины үйлдвэр
Одоогийн байдлаар цахиурын нитридын материалыг автомашины үйлдвэрлэлд голчлон хөдөлгүүрийн эд анги, хөдөлгүүрийн нэмэлт хэсгүүдийн хэрэглээнд ашиглаж байна, тухайлбал хөдөлгүүрийн инерцийг бууруулж, хөдөлгүүрийн хоцрогдол, ялгаруулалтыг бууруулдаг турбо цэнэглэгч, хурдан асаахад зориулсан гэрэлтүүлэгч залгуур, хурдатгалыг нэмэгдүүлэх зорилгоор яндангийн хийн хяналтын хавхлага, ба хийн хөдөлгүүрт зориулсан рокер гарны дэвсгэрүүд нь элэгдлийг багасгах.
Электроникийн үйлдвэр
Цахиурын нитрид нь цахилгааны өвөрмөц шинж чанартай тул микроэлектроникийн хэрэглээнд төхөөрөмжийг аюулгүй савлах нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлд тусгаарлагч, химийн саад тотгор болгон ашигладаг. Цахиурын нитридыг микроэлектроникийн зэврэлт, тогтворгүй байдлын хоёр гол шалтгаан болох натрийн ион ба усны эсрэг өндөр тархалтын саадтай идэвхгүйжүүлэх давхарга болгон ашигладаг. Аналог төхөөрөмжүүдийн конденсаторуудад уг бодисыг мөн полисиликон давхаргын хооронд цахилгаан тусгаарлагч болгон ашигладаг.
Дүгнэлт
Цахиурын нитридын керамик нь хэрэгцээт материал юм. Энэ керамикийн төрөл бүр нь янз бүрийн салбарт хэрэг болох өвөрмөц онцлогтой. Цахиурын нитридын керамикийн олон төрлийг ойлгох нь тухайн хэрэглээнд хамгийн сайныг нь сонгоход хялбар болгодог.
