Nitruro di silicio (Si₃N₄) applicato al prodotto ceramico
Le ceramiche al nitruro di silicio sono altamente resistenti al calore, agli urti e agli impatti. Un'eccellente resistenza al calore e alla resistenza agli urti, unita a una elevata resistenza, rende il nitruro di silicio una priorità per applicazioni ad alta temperatura e ad alta carico.
Applicazioni comuni delle ceramiche al nitruro di silicio: attrezzature per il trattamento dei semiconduttori, macchinari industriali generali, parti resistenti al calore.
Il nitruro di silicio è un importante materiale ceramico strutturale. È un materiale cristallino atomico super duro con lubrificazione e resistenza all'usura. Presenta un'antiossidazione ad alta temperatura e resistenza agli shock termici. Quando riscaldato a 1000°C o più in aria, un raffreddamento rapido prima del riscaldamento rapido non causerà la frammentazione di esso. È a causa delle eccellenti caratteristiche della ceramica al nitruro di silicio che le persone spesso la utilizzano per realizzare cuscinetti, pale di turbine, guarnizioni meccaniche, stampi permanenti e altri componenti meccanici. Se le superfici di riscaldamento dei componenti del motore sono realizzate in ceramica di nitruro di silicio, che è resistente alle alte temperature e non trasferisce facilmente il calore, è possibile migliorare la qualità del motore diesel, risparmiare carburante e migliorare l'efficienza termica. La Cina, gli Stati Uniti, il Giappone e altri paesi hanno già sviluppato un motore diesel simile.
Produzione di ceramiche in nitruro di silicio
La tecnologia di produzione dei ceramici al nitruro di silicio si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni. Le tecnologie di produzione si concentrano principalmente sul metodo di sinterizzazione per reazione, il metodo di sinterizzazione a pressione calda, il metodo di sinterizzazione atmosferica e il metodo di sinterizzazione a pressione dell'aria. I principali tipi di produzione di nitruro di silicio sono la sinterizzazione a pressione atmosferica. La nitruro di silicio sinterizzato a pressione dell'aria è un materiale ceramico scientifico e tecnologico ad alte prestazioni con una durezza ultra elevata e un'eccezionale resistenza agli shock termici. Il nitruro di silicio è nettamente superiore ad altri materiali ceramici in termini di resistenza alle alte temperature, e allo stesso tempo possiede eccellenti proprietà come la resistenza all'ossidazione, la resistenza meccanica e la resistenza al creep. Inoltre, il nitruro di silicio ha una bassa conducibilità termica e una elevata resistenza all'usura, quindi può essere applicato negli ambienti più esigenti. In termini di resistenza alla corrosione acida e alcalina, oltre all'acido fluoridrico, non reagisce con altri acidi inorganici con forte capacità anticorrosiva e antiossidante ad alta temperatura.
Caratteristiche
Oltre all'acido fluoridrico, non reagisce con altri acidi inorganici (equazione di reazione: Si₃N₄ + 12 HF3 SiF4 ↑ + 4 NH3 ↑) con una forte capacità di anti-corrosione.
- I materiali ceramici in nitruro di silicio presentano caratteristiche di materiali ceramici di precisione con resistenza ad alta temperatura e grande resistenza agli shock termici.
- Eccellente resistenza meccanica e resistenza ad alta temperatura.
- Piccolo coefficiente di dilatazione termica e migliore resistenza agli shock termici.
- Stabilità chimica, resistenza all'usura, eccellente resistenza alla corrosione.
- Può essere utilizzato in modo stabile quando riscaldato a 1200 gradi in un ambiente di gas acido.
Applicazione del nitruro di silicio
Il nitruro di silicio viene utilizzato come materiali refrattari avanzati. Ad esempio, viene utilizzato per altoforno e altre parti con SIC come materiale refrattario Si₃N₄-SIC; e utilizzato per l'anello di separazione della colata continua orizzontale combinato con BN come materiale Si₃N₄-BN. La serie di anelli di separazione per colata continua orizzontale Si₃N₄-BN è un materiale ceramico a struttura fine con struttura uniforme e alta resistenza meccanica. Gode di una buona resistenza agli shock termici e non verrà bagnato dall'acciaio liquido, il che è in linea con le esigenze della tecnologia di colata.
Principali dati di prestazione della ceramica al nitruro di silicio
| Materiale | - | Si₃N₄ |
|---|---|---|
| Metodo di sinterizzazione | - | Sinterizzazione a pressione di gas |
| Densità | g/cm³ | 3.22 |
| Colore | - | Grigio scuro |
| Tasso di assorbimento dell'acqua | % | 0 |
| Modulo di Young | Gpa | 290 |
| Durezza Vickers | Gpa | 18 - 20 |
| Resistenza a compressione | Mpa | 2200 |
| Resistenza a flessione | Mpa | 650 |
| Conducibilità termica | W/m.K | 25 |
| Resistenza agli shock termici | Δ (°C) | 450 - 650 |
| Temperatura massima di esercizio | °C | 1200 |
| Resistività volumetrica | Ω·cm | > 10 ^ 14 |
| Costante dielettrica | - | 8.20 |
| Resistenza dielettrica | kV/mm | 16 |
* Test in ambiente a temperatura ambiente;
* Le informazioni sopra riportate sono fornite solo a scopo di confronto.Esatto
Nitruro di silicio (Si₃N₄)
Galleria
Elaborazione di ceramica di precisione in nitruro di silicio (Si₃N₄)
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