Սիլիցիումի նիտրիդ՝ կառուցվածքային կերամիկա՝ լավագույն ընդհանուր կատարողականությամբ

Հատուկ կերամիկան կերամիկայի դաս է, որն ունի հատուկ մեխանիկական, ֆիզիկական կամ քիմիական հատկություններ, օգտագործվող հումքը և պահանջվող արտադրության տեխնոլոգիան զգալիորեն տարբերվում են սովորական կերամիկայից և մշակումից։ Ըստ բնութագրերի և կիրառման՝ հատուկ կերամիկան կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ կառուցվածքային կերամիկա և ֆունկցիոնալ կերամիկա։ Դրանց թվում կառուցվածքային կերամիկան այն կերամիկան է, որը կարող է օգտագործվել որպես ինժեներական կառուցվածքային նյութեր, որոնք ընդհանուր առմամբ ունեն բարձր ամրություն, բարձր կարծրություն, բարձր առաձգականության մոդուլ, բարձր ջերմաստիճանային դիմադրություն, մաշվածության դիմադրություն, կոռոզիայի դիմադրություն, օքսիդացման դիմադրություն, ջերմային ցնցումների դիմադրություն և այլ բնութագրեր։

Կառուցվածքային կերամիկայի բազմաթիվ տեսակներ կան՝ իրենց առավելություններով և թերություններով, և կիրառման ուղղությունները տարբեր են, որոնցից «սիլիցիումի նիտրիդային կերամիկան»՝ բոլոր ասպեկտներում կատարողականի հավասարակշռության շնորհիվ, հայտնի է որպես կառուցվածքային կերամիկայի ընտանիքում ամենահիանալի համապարփակ կատարողականություն ունեցողը և ունի կիրառման չափազանց լայն շրջանակ։

Սիլիկոնային նիտրիդային կերամիկայի առավելությունները

Սիլիցիումի նիտրիդը (Si3N4) կարելի է բաժանել կովալենտային կապի միացությունների, որոնց կառուցվածքային միավորը [SiN4] 4-տետրաեդրն է: Ազոտի և սիլիցիումի ատոմների կոնկրետ դիրքերը կարելի է տեսնել ստորև բերված նկարից. սիլիցիումը գտնվում է տետրաեդրի կենտրոնում, և տետրաեդրի չորս գագաթների դիրքերը զբաղեցնում են ազոտի ատոմները, ապա յուրաքանչյուր երեք տետրաեդրը կիսում է մեկ ատոմ՝ անընդհատ տարածվելով եռաչափ տարածության մեջ: Վերջապես, ձևավորվում է ցանցային կառուցվածքը: Սիլիցիումի նիտրիդի շատ հատկություններ կապված են այս տետրաեդր կառուցվածքի հետ:

Սիլիցիումի նիտրիդը ունի երեք բյուրեղային կառուցվածք՝ α, β և γ փուլեր, որոնցից α և β փուլերը սիլիցիումի նիտրիդի ամենատարածված ձևերն են։ Քանի որ ազոտի ատոմները շատ ամուր են միացված, սիլիցիումի նիտրիդն ունի լավ բարձր ամրություն, բարձր կարծրություն և բարձր ջերմաստիճանային դիմադրություն, և կարծրությունը կարող է հասնել HRA91~93-ի։ Լավ ջերմային կոշտություն, կարող է դիմակայել 1300~1400℃ բարձր ջերմաստիճանին։ Ածխածնի և մետաղական տարրերի հետ փոքր քիմիական ռեակցիան հանգեցնում է ցածր շփման գործակցի։ Այն ինքնաշաղախ է և, հետևաբար, դիմացկուն է մաշվածությանը։ Կոռոզիայի դիմադրությունը ուժեղ է, բացի ֆտորաջրածնային թթվից, այն չի փոխազդում այլ անօրգանական թթուների հետ, բարձր ջերմաստիճանում ունի նաև օքսիդացման դիմադրություն։ Այն նաև ունի լավ ջերմային ցնցումների դիմադրություն, օդում կտրուկ սառեցմանը և այնուհետև կտրուկ տաքացմանը չի փշրվում։ Սիլիցիումի նիտրիդային կերամիկայի սողալը նվազում է բարձր ջերմաստիճանում, և դանդաղ պլաստիկ դեֆորմացիան փոքր է բարձր ջերմաստիճանի և ֆիքսված բեռի ազդեցության տակ։

Բացի այդ, սիլիցիումի նիտրիդային կերամիկան ունի նաև բարձր տեսակարար ամրություն, բարձր տեսակարար ռեժիմ, բարձր ջերմահաղորդականություն, գերազանց էլեկտրական հատկություններ և այլ առավելություններ, ուստի այն ունի հատուկ կիրառման արժեք ծայրահեղ միջավայրերում, ինչպիսիք են բարձր ջերմաստիճանը, բարձր արագությունը, ուժեղ կոռոզիոն միջավայրերը, և համարվում է մշակման և կիրառման ամենախոստումնալից կառուցվածքային կերամիկական նյութերից մեկը և հաճախ դառնում է առաջին ընտրությունը բազմաթիվ փորձարկման կարիք ունեցող կիրառություններում: