سرامیکهای ویژه به دستهای از سرامیکها با خواص مکانیکی، فیزیکی یا شیمیایی ویژه اشاره دارد، مواد اولیه مورد استفاده و فناوری تولید مورد نیاز آنها با سرامیکهای معمولی و توسعه آنها بسیار متفاوت است. با توجه به ویژگیها و کاربردها، سرامیکهای ویژه را میتوان به دو دسته تقسیم کرد: سرامیکهای ساختاری و سرامیکهای کاربردی. در میان آنها، سرامیکهای ساختاری به سرامیکهایی اشاره دارند که میتوانند به عنوان مواد سازهای مهندسی مورد استفاده قرار گیرند و عموماً دارای استحکام بالا، سختی بالا، مدول الاستیسیته بالا، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر شوک حرارتی و سایر ویژگیها هستند.
انواع مختلفی از سرامیکهای ساختاری، مزایا و معایب آنها وجود دارد و جهت کاربرد مزایا و معایب آنها متفاوت است، که در میان آنها "سرامیکهای نیترید سیلیکون" به دلیل تعادل عملکرد در همه جنبهها، به عنوان عالیترین عملکرد جامع در خانواده سرامیکهای ساختاری شناخته میشود و طیف وسیعی از کاربردها را دارد.
مزایای سرامیکهای نیترید سیلیکون
نیترید سیلیکون (Si3N4) را میتوان به ترکیبات پیوند کووالانسی تقسیم کرد که واحد ساختاری آن [SiN4] 4-چهاروجهی است. موقعیتهای خاص اتمهای نیتروژن و سیلیکون را میتوان از شکل زیر مشاهده کرد، سیلیکون در مرکز چهاروجهی قرار دارد و موقعیتهای چهار رأس چهاروجهی توسط اتمهای نیتروژن اشغال شده است و سپس هر سه چهاروجهی یک اتم را به اشتراک میگذارند که دائماً در فضای سهبعدی گسترش مییابد. در نهایت، ساختار شبکهای تشکیل میشود. بسیاری از خواص نیترید سیلیکون مربوط به این ساختار چهاروجهی است.
سه ساختار کریستالی نیترید سیلیکون وجود دارد که عبارتند از فازهای α، β و γ که فازهای α و β رایجترین اشکال نیترید سیلیکون هستند. از آنجا که اتمهای نیتروژن بسیار محکم با هم ترکیب شدهاند، نیترید سیلیکون از استحکام بالا، سختی بالا و مقاومت در برابر دمای بالا برخوردار است و سختی آن میتواند به HRA91~93 برسد. استحکام حرارتی خوبی دارد و میتواند دمای بالای ۱۳۰۰ تا ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل کند. واکنش شیمیایی کم با عناصر کربن و فلز منجر به ضریب اصطکاک کم میشود. خود روانکننده است و بنابراین در برابر سایش مقاوم است. مقاومت در برابر خوردگی قوی است، علاوه بر اسید هیدروفلوئوریک، با سایر اسیدهای معدنی واکنش نمیدهد، در دمای بالا نیز مقاومت در برابر اکسیداسیون دارد. همچنین مقاومت در برابر شوک حرارتی خوبی دارد، در اثر خنک شدن شدید در هوا و سپس گرم شدن شدید خرد نمیشود. خزش سرامیکهای نیترید سیلیکون در دمای بالا کاهش مییابد و تغییر شکل پلاستیک آهسته تحت تأثیر دمای بالا و بار ثابت کم است.
علاوه بر این، سرامیکهای نیترید سیلیکون همچنین دارای استحکام ویژه بالا، حالت ویژه بالا، رسانایی حرارتی بالا، خواص الکتریکی عالی و سایر مزایا هستند، بنابراین در محیطهای سخت مانند دمای بالا، سرعت بالا، محیطهای خورنده قوی، ارزش کاربردی ویژهای دارند و به عنوان یکی از امیدوارکنندهترین مواد سرامیکی ساختاری برای توسعه و کاربرد در نظر گرفته میشوند و اغلب به اولین انتخاب در بسیاری از کاربردهایی که نیاز به آزمایش دارند تبدیل میشوند.
زمان ارسال: ۱۵ آگوست ۲۰۲۳