A speciális kerámiák olyan kerámiák, amelyek különleges mechanikai, fizikai vagy kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, a felhasznált alapanyagok és a szükséges gyártástechnológia jelentősen eltér a hagyományos kerámiáktól és fejlesztéstől. Jellemzőik és felhasználásuk szerint a speciális kerámiák két kategóriába sorolhatók: szerkezeti kerámiák és funkcionális kerámiák. Ezek közül a szerkezeti kerámiák olyan kerámiák, amelyeket mérnöki szerkezeti anyagként lehet felhasználni, és amelyek általában nagy szilárdsággal, nagy keménységgel, nagy rugalmassági modulusszal, magas hőmérséklettel, kopásállósággal, korrózióállósággal, oxidációs ellenállással, hősokk-állósággal és egyéb jellemzőkkel rendelkeznek.
Sokféle szerkezeti kerámia létezik, előnyeik és hátrányaik vannak, és az előnyök és hátrányok alkalmazási iránya is eltérő. A „szilícium-nitrid kerámia” minden szempontból kiegyensúlyozott teljesítménye miatt a szerkezeti kerámia család legkiválóbb átfogó teljesítményének ismert, és rendkívül széles körű alkalmazási lehetőségekkel rendelkezik.
A szilícium-nitrid kerámiák előnyei
A szilícium-nitrid (Si3N4) kovalens kötésű vegyületekre osztható, amelyek szerkezeti egysége a [SiN4] 4-tetraéder. A nitrogén- és szilíciumatomok specifikus helyzete az alábbi ábrán látható: a szilícium a tetraéder közepén található, a tetraéder négy csúcsának helyzetét nitrogénatomok foglalják el, majd minden harmadik tetraéder egy-egy atomot oszt meg, folyamatosan kiterjedve a háromdimenziós térben. Végül kialakul a hálózati szerkezet. A szilícium-nitrid számos tulajdonsága ehhez a tetraéderes szerkezethez kapcsolódik.
A szilícium-nitridnek három kristályos szerkezete van: α, β és γ fázisok, amelyek közül az α és β fázisok a leggyakoribb formák. Mivel a nitrogénatomok nagyon szorosan kapcsolódnak egymáshoz, a szilícium-nitrid jó nagy szilárdsággal, keménységgel és hőállósággal rendelkezik, keménysége elérheti a HRA91~93 értéket; jó hőszilárdságú, ellenáll az 1300~1400 ℃ magas hőmérsékletnek; kis kémiai reakciók szénnel és fém elemekkel, alacsony súrlódási együtthatót eredményezve; önkenő, ezért kopásálló; erős korrózióállósággal rendelkezik, a hidrogén-fluorid mellett nem reagál más szervetlen savakkal, magas hőmérsékleten oxidációs ellenállással is rendelkezik; jó hősokk-állósággal is rendelkezik, a levegőn történő hirtelen hűtés és az azt követő hirtelen hevítés nem morzsolódik; a szilícium-nitrid kerámiák kúszása magas hőmérsékleten csökken, és a lassú képlékeny alakváltozás magas hőmérséklet és állandó terhelés hatására csekély.
Ezenkívül a szilícium-nitrid kerámiák nagy fajlagos szilárdsággal, nagy fajlagos módussal, magas hővezető képességgel, kiváló elektromos tulajdonságokkal és egyéb előnyökkel is rendelkeznek, így különleges alkalmazási értékkel bírnak extrém környezetben, például magas hőmérsékleten, nagy sebességgel, erős korrozív közegben, és a fejlesztés és alkalmazás szempontjából az egyik legígéretesebb szerkezeti kerámiaanyagnak tekintik, és gyakran az első választássá válnak számos tesztelendő alkalmazásban.
Közzététel ideje: 2023. augusztus 15.