Τα ειδικά κεραμικά αναφέρονται σε μια κατηγορία κεραμικών με ειδικές μηχανικές, φυσικές ή χημικές ιδιότητες, οι πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται και η απαιτούμενη τεχνολογία παραγωγής διαφέρουν σημαντικά από τα συνηθισμένα κεραμικά και την ανάπτυξή τους. Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά και τις χρήσεις τους, τα ειδικά κεραμικά μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες: δομικά κεραμικά και λειτουργικά κεραμικά. Μεταξύ αυτών, τα δομικά κεραμικά αναφέρονται σε κεραμικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δομικά υλικά μηχανικής, τα οποία γενικά έχουν υψηλή αντοχή, υψηλή σκληρότητα, υψηλό μέτρο ελαστικότητας, αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, αντοχή στη φθορά, αντοχή στη διάβρωση, αντοχή στην οξείδωση, αντοχή σε θερμικό σοκ και άλλα χαρακτηριστικά.
Υπάρχουν πολλά είδη δομικών κεραμικών, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, και η κατεύθυνση εφαρμογής των πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων είναι διαφορετική, μεταξύ των οποίων τα "κεραμικά νιτριδίου του πυριτίου" λόγω της ισορροπίας απόδοσης σε όλες τις πτυχές, είναι γνωστά ως η άριστη ολοκληρωμένη απόδοση στην οικογένεια δομικών κεραμικών και έχουν ένα εξαιρετικά ευρύ φάσμα εφαρμογών.
Πλεονεκτήματα των κεραμικών νιτριδίου του πυριτίου
Το νιτρίδιο του πυριτίου (Si3N4) μπορεί να διαιρεθεί σε ενώσεις ομοιοπολικού δεσμού, με το [SiN4] 4-τετράεδρο ως δομική μονάδα. Οι συγκεκριμένες θέσεις των ατόμων αζώτου και πυριτίου φαίνονται από το παρακάτω σχήμα, το πυρίτιο βρίσκεται στο κέντρο του τετραέδρου και οι θέσεις τεσσάρων κορυφών του τετραέδρου καταλαμβάνονται από άτομα αζώτου, και στη συνέχεια κάθε τρία τετράεδρα μοιράζονται ένα άτομο, εκτεινόμενο συνεχώς στον τρισδιάστατο χώρο. Τέλος, σχηματίζεται η δομή δικτύου. Πολλές από τις ιδιότητες του νιτριδίου του πυριτίου σχετίζονται με αυτήν την τετραεδρική δομή.
Υπάρχουν τρεις κρυσταλλικές δομές του νιτριδίου του πυριτίου, οι οποίες είναι οι φάσεις α, β και γ, εκ των οποίων οι φάσεις α και β είναι οι πιο κοινές μορφές νιτριδίου του πυριτίου. Επειδή τα άτομα αζώτου είναι πολύ σταθερά συνδεδεμένα, το νιτρίδιο του πυριτίου έχει καλή υψηλή αντοχή, υψηλή σκληρότητα και αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, και η σκληρότητα μπορεί να φτάσει τα HRA91~93. Καλή θερμική ακαμψία, μπορεί να αντέξει την υψηλή θερμοκρασία 1300~1400℃. Μικρή χημική αντίδραση με στοιχεία άνθρακα και μετάλλου οδηγεί σε χαμηλό συντελεστή τριβής. Είναι αυτολιπαινόμενο και επομένως ανθεκτικό στη φθορά. Η αντοχή στη διάβρωση είναι ισχυρή, εκτός από το υδροφθορικό οξύ, δεν αντιδρά με άλλα ανόργανα οξέα, η υψηλή θερμοκρασία έχει επίσης αντοχή στην οξείδωση. Έχει επίσης καλή αντοχή σε θερμικό σοκ, η απότομη ψύξη στον αέρα και στη συνέχεια η απότομη θέρμανση δεν θρυμματίζονται. Ο ερπυσμός των κεραμικών νιτριδίου του πυριτίου μειώνεται σε υψηλή θερμοκρασία και η αργή πλαστική παραμόρφωση είναι μικρή υπό την επίδραση υψηλής θερμοκρασίας και σταθερού φορτίου.
Επιπλέον, τα κεραμικά νιτριδίου του πυριτίου έχουν επίσης υψηλή ειδική αντοχή, υψηλή ειδική λειτουργία, υψηλή θερμική αγωγιμότητα, εξαιρετικές ηλεκτρικές ιδιότητες και άλλα πλεονεκτήματα, επομένως έχουν ειδική αξία εφαρμογής σε ακραία περιβάλλοντα όπως υψηλή θερμοκρασία, υψηλή ταχύτητα, ισχυρά διαβρωτικά μέσα και θεωρούνται ένα από τα πιο πολλά υποσχόμενα δομικά κεραμικά υλικά για ανάπτυξη και εφαρμογή και συχνά γίνονται η πρώτη επιλογή σε πολλές εφαρμογές που πρέπει να δοκιμαστούν.
Ώρα δημοσίευσης: 15 Αυγούστου 2023