Ang isang non-metallic compound na binubuo ng silicon at nitrogen, ang silicon nitride (Si3N4) ay isa ring advanced na ceramic na materyal na may pinakamadaling ibagay na halo ng mekanikal, thermal, at electrical na mga katangian. Bukod pa rito, kumpara sa karamihan ng iba pang ceramics, isa itong high-performance na ceramic na may mababang thermal expansion coefficient na nag-aalok ng mahusay na thermal shock resistance.
Mga tampok
Dahil sa mababang koepisyent ng pagpapalawak ng thermal nito, ang materyal ay may napakataas na thermal shock resistance at magandang fracture toughness. Ang mga workpiece ng Si3N4 ay lumalaban sa mga epekto at pagkabigla. Maaaring tiisin ng mga workpiece na ito ang mga temperatura ng operasyon na hanggang 1400 °C at lumalaban sa mga kemikal, corrosive effect, at mga partikular na nilusaw na metal gaya ng aluminum, pati na rin sa mga acid at alkaline na solusyon. Ang isa pang tampok ay ang mababang density nito. Mayroon itong mababang density na 3.2 hanggang 3.3 g/cm3, na halos kasing liwanag ng aluminum (2.7 g/cm3), at mayroon itong max na lakas ng bending na ≥900 MPa.
Bilang karagdagan, ang Si3N4 ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na resistensya sa pagsusuot at lumalampas sa mataas na temperatura na mga katangian ng karamihan sa mga metal, gaya ng mataas na temperatura na lakas at creep resistance. Nag-aalok ito ng superyor na halo ng creep at oxidation resistance at nalampasan ang mataas na temperatura na kakayahan ng karamihan ng mga metal. Salamat sa mababang init na kondaktibiti nito at malakas na paglaban sa pagsusuot, maaari itong makatiis sa pinakamalupit na mga pangyayari sa pinaka-hinihingi na mga pang-industriyang aplikasyon. Higit pa rito, ang silicon nitride ay isang magandang opsyon kapag kailangan ang mataas na temperatura at mataas na load na kakayahan.
Ari-arian
● Mataas na tibay ng bali
● Magandang flexural strength
● Napakababa ng density
● Hindi kapani-paniwalang malakas na thermal shock resistance
● Mataas na temperatura ng pagtatrabaho sa oxidizing atmospheres
Paraan ng Produksyon
Ang limang iba't ibang proseso na ginamit sa paggawa ng silicon nitride—ay humahantong sa bahagyang magkaibang mga materyales at aplikasyon.
SRBSN (reaction-bonded silicon nitride)
GPSN (gas pressure sintered silicon nitride)
HPSN (hot-pressed silicon nitride)
HIP-SN (hot isostatically pressed na silicon nitride)
RBSN (reaction-bonded silicon nitride)
Sa limang ito, ang GPSN ang pinakamadalas na ginagamit na paraan ng produksyon.
Mga Halimbawa ng Application
Mga Bola at Rolling Elements para sa Liwanag
Dahil sa kanilang mahusay na fracture toughness at magandang tribological properties, ang silicon nitride ceramics ay perpektong angkop para sa paggamit bilang mga bola at rolling elements para sa magaan, napaka-tumpak na mga bearings, heavy-duty na ceramic forming tool, at mataas na stressed na mga bahagi ng automotive. Bukod pa rito, ginagamit ng mga welding technique ang malakas na thermal shock resistance ng mga materyales at high-temperature resistance.
Mga Application na Mataas ang Temperatura
Bukod dito, matagal na itong ginagamit sa mga application na may mataas na temperatura. Ang katotohanan na ito ay isa sa ilang mga monolithic ceramic na materyales na makatiis sa matinding thermal shock at temperatura gradients na ginawa ng hydrogen/oxygen rocket engine.
Industriya ng Automotive
Sa kasalukuyan, ang materyal na silicon nitride ay pangunahing ginagamit sa industriya ng automotive sa mga aplikasyon para sa mga bahagi ng engine at mga unit ng accessory ng engine, tulad ng mga turbocharger para sa mas mababang pagkawalang-galaw at pinababang engine lag at emissions, mga glow plug para sa mas mabilis na pagsisimula, mga exhaust gas control valve para sa mas mataas na acceleration, at mga rocker arm pad para sa mga gas engine upang mabawasan ang pagkasuot.
Industriya ng Elektronika
Dahil sa natatanging mga katangian ng elektrikal nito, sa mga aplikasyon ng microelectronics, ang silicon nitride ay lalong ginagamit bilang isang insulator at chemical barrier sa paggawa ng mga integrated circuit para sa ligtas na packaging ng mga device. Ginagamit ang silicone nitride bilang passivation layer na may mataas na diffusion barrier laban sa sodium ions at tubig, na dalawang pangunahing sanhi ng corrosion at instability sa microelectronics. Sa mga capacitor para sa mga analog device, ginagamit din ang substance bilang electrical insulator sa pagitan ng mga polysilicon layer.
Konklusyon
Ang Silicon nitride ceramics ay mga utility na materyales. Ang bawat uri ng ceramic na ito ay may mga natatanging feature na ginagawa itong kapaki-pakinabang sa iba't ibang sektor. Ang pag-unawa sa maraming uri ng silicon nitride ceramics ay nagpapadali sa pagpili ng pinakamahusay para sa isang partikular na aplikasyon.
