السيراميك الخاص هو نوع من السيراميك يتميز بخصائص ميكانيكية أو فيزيائية أو كيميائية خاصة، وتختلف المواد الخام المستخدمة وتقنيات الإنتاج المطلوبة اختلافًا كبيرًا عن السيراميك العادي وتطوره. يُصنف السيراميك الخاص، من حيث خصائصه واستخداماته، إلى فئتين: السيراميك الإنشائي والسيراميك الوظيفي. السيراميك الإنشائي هو السيراميك الذي يُستخدم كمواد إنشائية هندسية، ويتميز عمومًا بخصائص عالية من القوة والصلابة ومعامل المرونة ومقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل والأكسدة والصدمات الحرارية وغيرها.
هناك العديد من أنواع السيراميك الهيكلي، والمزايا والعيوب، واتجاه تطبيق المزايا والعيوب مختلفة، ومن بينها "سيراميك نتريد السيليكون" بسبب توازن الأداء في جميع الجوانب، والمعروف باسم الأداء الشامل الأكثر تميزًا في عائلة السيراميك الهيكلي، ولديه مجموعة واسعة للغاية من التطبيقات.
مزايا سيراميك نيتريد السيليكون
يمكن تقسيم نيتريد السيليكون (Si3N4) إلى مركبات ذات روابط تساهمية، حيث يكون رباعي السطوح [SiN4] وحدته الهيكلية. يمكن رؤية المواضع المحددة لذرات النيتروجين والسيليكون من الشكل أدناه، حيث يقع السيليكون في مركز رباعي السطوح، وتشغل ذرات النيتروجين مواضع رؤوسه الأربعة، ثم يتشارك كل ثلاثة رباعيات سطوح في ذرة واحدة، ممتدة باستمرار في فضاء ثلاثي الأبعاد. وأخيرًا، يتشكل الهيكل الشبكي. ترتبط العديد من خصائص نيتريد السيليكون بهذا الهيكل رباعي السطوح.
هناك ثلاثة هياكل بلورية لنتريد السيليكون، وهي أطوار ألفا وبيتا وجاما، ومن بينها أطوار ألفا وبيتا الأكثر شيوعًا. نظرًا لأن ذرات النيتروجين متحدة بقوة شديدة، يتمتع نتريد السيليكون بقوة عالية وصلابة عالية ومقاومة عالية لدرجات الحرارة العالية، ويمكن أن تصل صلابته إلى HRA91~93؛ صلابة حرارية جيدة، يمكن أن تتحمل درجات حرارة عالية تتراوح بين 1300 و1400 درجة مئوية؛ تفاعل كيميائي صغير مع عناصر الكربون والمعادن يؤدي إلى انخفاض معامل الاحتكاك؛ إنه ذاتي التشحيم وبالتالي مقاوم للتآكل؛ مقاومة التآكل قوية، بالإضافة إلى حمض الهيدروفلوريك، فإنه لا يتفاعل مع الأحماض غير العضوية الأخرى، كما أن درجات الحرارة العالية لها أيضًا مقاومة للأكسدة؛ كما أن لديها مقاومة جيدة للصدمات الحرارية، ولن تنهار التبريد الحاد في الهواء ثم التسخين الحاد؛ يتناقص زحف سيراميك نتريد السيليكون عند درجات الحرارة العالية، ويكون التشوه البلاستيكي البطيء صغيرًا تحت تأثير درجات الحرارة العالية والحمل الثابت.
بالإضافة إلى ذلك، تتمتع سيراميك نتريد السيليكون أيضًا بقوة نوعية عالية، ووضع نوعية عالية، وموصلية حرارية عالية، وخصائص كهربائية ممتازة ومزايا أخرى، لذلك لها قيمة تطبيق خاصة في البيئة القاسية مثل درجات الحرارة العالية، والسرعة العالية، والوسائط المسببة للتآكل القوية، وتعتبر واحدة من أكثر المواد السيراميكية الهيكلية الواعدة للتطوير والتطبيق، وغالبًا ما تصبح الخيار الأول في العديد من التطبيقات التي تحتاج إلى اختبار.
وقت النشر: ١٥ أغسطس ٢٠٢٣