La cerámica especial se refiere a un tipo de cerámica con propiedades mecánicas, físicas o químicas especiales. Las materias primas utilizadas y la tecnología de producción requerida difieren considerablemente de la cerámica convencional y su desarrollo. Según sus características y usos, la cerámica especial se divide en dos categorías: cerámica estructural y cerámica funcional. Entre ellas, la cerámica estructural se refiere a la cerámica que puede utilizarse como material estructural de ingeniería, y que generalmente presenta alta resistencia, dureza, módulo elástico alto, resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación, resistencia al choque térmico y otras características.
Hay muchos tipos de cerámicas estructurales, ventajas y desventajas, y la dirección de aplicación de las ventajas y desventajas es diferente, entre las cuales la “cerámica de nitruro de silicio” debido al equilibrio de rendimiento en todos los aspectos, es conocida como el rendimiento integral más excelente en la familia de cerámicas estructurales, y tiene una gama extremadamente amplia de aplicaciones.
Ventajas de la cerámica de nitruro de silicio
El nitruro de silicio (Si₃N₄) se puede dividir en compuestos con enlaces covalentes, siendo el tetraedro [SiN₃] 4 la unidad estructural. Las posiciones específicas de los átomos de nitrógeno y silicio se pueden observar en la figura a continuación: el silicio se encuentra en el centro del tetraedro, y las posiciones de cuatro vértices del mismo están ocupadas por átomos de nitrógeno. Cada tres tetraedros comparte un átomo, extendiéndose constantemente en el espacio tridimensional. Finalmente, se forma la estructura de red. Muchas de las propiedades del nitruro de silicio están relacionadas con esta estructura tetraédrica.
El nitruro de silicio se compone de tres estructuras cristalinas: las fases α, β y γ, siendo las más comunes las fases α y β. Gracias a la firme combinación de los átomos de nitrógeno, el nitruro de silicio presenta una alta resistencia, dureza y resistencia a altas temperaturas, alcanzando una dureza de HRA91 a 93. Posee buena rigidez térmica, soportando temperaturas de entre 1300 y 1400 °C. Presenta una baja reacción química con elementos de carbono y metal, lo que resulta en un bajo coeficiente de fricción. Es autolubricante y, por lo tanto, resistente al desgaste. Presenta una alta resistencia a la corrosión, ya que no reacciona con otros ácidos inorgánicos, excepto con el ácido fluorhídrico. Además, presenta resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Además, presenta una buena resistencia al choque térmico, evitando el desmoronamiento por enfriamiento brusco en el aire y posterior calentamiento brusco. La fluencia de la cerámica de nitruro de silicio disminuye a altas temperaturas, y la deformación plástica lenta es pequeña bajo la acción de altas temperaturas y cargas fijas.
Además, la cerámica de nitruro de silicio también tiene alta resistencia específica, alto modo específico, alta conductividad térmica, excelentes propiedades eléctricas y otras ventajas, por lo que tiene un valor de aplicación especial en entornos extremos como alta temperatura, alta velocidad, medios corrosivos fuertes, y se considera uno de los materiales cerámicos estructurales más prometedores para el desarrollo y la aplicación, y a menudo se convierte en la primera opción en muchas aplicaciones que necesitan ser probadas.
Hora de publicación: 15 de agosto de 2023