氮化矽 (Si3N4) 是一種由矽和氮組成的非金屬化合物，也是一種先進的陶瓷材料，具有最適應性強的機械、熱和電性能組合。此外，與大多數其他陶瓷相比，它是一種具有低熱膨脹係數的高性能陶瓷，具有出色的耐熱衝擊性。

特徵

由於熱膨脹係數低，該材料具有非常高的抗熱震性和良好的斷裂韌性。 Si3N4 工件耐衝擊和衝擊。這些工件可承受高達 1400 °C 的工作溫度，並且耐化學物質、腐蝕作用、特定熔融金屬（如鋁）以及酸和鹼性溶液。另一個特點是密度低。它的密度低，為 3.2 至 3.3 g/cm3，幾乎與鋁 (2.7 g/cm3) 一樣輕，最大彎曲強度≥900 MPa。

此外，Si3N4 還具有高耐磨性，超過大多數金屬的高溫性能，例如高溫強度和抗蠕變性。它具有優異的抗蠕變性和抗氧化性，並且優於大多數金屬的高溫能力。得益於其低導熱率和強耐磨性，它可以承受最苛刻的工業應用中最惡劣的環境。此外，當需要高溫和高負載能力時，氮化矽是一個不錯的選擇。

特性

● 高斷裂韌性

● 良好的抗彎強度

● 極低的密度

● 令人難以置信的強大耐熱衝擊性

● 氧化氣氛下工作溫度高

生產方法

用於製造氮化矽的五種不同工藝導致工作材料和應用略有不同。

• SRBSN（反應鍵合氮化矽）

• GPSN（氣壓燒結氮化矽）

• HPSN（熱壓氮化矽）

• HIP-SN（熱等靜壓氮化矽）

• RBSN（反應鍵合氮化矽）

在這五種中，GPSN是最常用的製作方法。

應用實例

光用球和滾動體

由於其良好的斷裂韌性和良好的摩擦學性能，氮化矽陶瓷非常適合用作輕型、超精密軸承、重型陶瓷成型工具和高應力汽車部件的球和滾動元件。此外，焊接技術利用了材料強大的抗熱震性和耐高溫性。

高溫應用

此外，它很早就被用於高溫應用。事實上，它是少數能夠承受氫/氧火箭發動機產生的極端熱衝擊和溫度梯度的整體陶瓷材料之一。

汽車行業

目前，氮化矽材料主要用於汽車行業的發動機零件和發動機附件裝置，例如用於降低慣性並減少發動機滯後和排放的渦輪增壓器、用於更快啟動的電熱塞、用於提高加速度的廢氣控制閥以及用於減少磨損的燃氣發動機搖臂墊。

電子行業

由於其獨特的電性能，在微電子應用中，氮化矽越來越多地用作集成電路生產中的絕緣體和化學屏障，以實現設備的安全封裝。氮化矽用作鈍化層，對鈉離子和水俱有高擴散屏障，鈉離子和水是微電子領域腐蝕和不穩定的兩個主要原因。在模擬設備的電容器中，該物質還用作多晶矽層之間的電絕緣體。

結論

氮化矽陶瓷是實用材料。每種類型的陶瓷都具有獨特的功能，使其可用於各個領域。了解氮化矽陶瓷的多種品種可以輕鬆地為給定應用選擇最佳的一種。