특수 세라믹은 특수한 기계적, 물리적 또는 화학적 특성을 가진 세라믹 계열을 말하며, 사용되는 원료와 필요한 생산 기술 및 개발 방식이 일반 세라믹과는 크게 다릅니다. 특수 세라믹은 그 특성과 용도에 따라 구조 세라믹과 기능성 세라믹으로 구분할 수 있습니다. 이 중 구조 세라믹은 엔지니어링 구조재로 사용될 수 있는 세라믹으로, 일반적으로 고강도, 고경도, 고탄성률, 고온 저항성, 내마모성, 내부식성, 내산화성, 내열충격성 등의 특성을 가지고 있습니다.
구조용 세라믹에는 여러 종류가 있으며, 장단점이 있고, 장단점의 적용 방향도 서로 다릅니다. 그 중 "질화규소 세라믹"은 모든 면에서 성능의 균형이 잡혀 있어 구조용 세라믹 계열에서 종합 성능이 가장 우수한 것으로 알려져 있으며, 적용 범위가 극히 넓습니다.
질화규소 세라믹의 장점
질화규소(Si3N4)는 [SiN4]4-사면체를 구조 단위로 하는 공유 결합 화합물로 나눌 수 있습니다. 질소 원자와 규소 원자의 구체적인 위치는 아래 그림에서 확인할 수 있습니다. 규소는 사면체의 중심에 위치하고, 사면체의 네 꼭짓점 위치는 질소 원자로 채워져 있으며, 세 사면체는 각각 하나의 원자를 공유하며 3차원 공간에서 끊임없이 확장됩니다. 마지막으로 네트워크 구조가 형성됩니다. 질화규소의 많은 특성은 이 사면체 구조와 관련이 있습니다.
질화규소에는 α, β, γ 상이라는 세 가지 결정 구조가 있으며, 그 중 α와 β 상은 질화규소의 가장 일반적인 형태입니다.질소 원자가 매우 단단하게 결합되어 있기 때문에 질화규소는 우수한 고강도, 고경도 및 고온 저항성을 가지며 경도는 HRA91~93에 도달할 수 있습니다.열 강성이 우수하여 1300~1400℃의 고온을 견딜 수 있습니다.탄소 및 금속 원소와의 화학 반응이 적어 마찰 계수가 낮습니다.자체 윤활성이 있어 내마모성이 뛰어납니다.내식성이 강하고 불산 외에도 다른 무기산과 반응하지 않으며 고온에서도 산화 방지성이 있습니다.또한 열 충격 저항성이 좋으며 공기 중에서 급냉한 후 급가열해도 부서지지 않습니다.질화규소 세라믹스의 크리프는 고온에서 감소하고 고온 및 고정 하중의 작용 하에서 느린 소성 변형이 적습니다.
또한 질화규소 세라믹은 높은 비강도, 높은 비모드, 높은 열전도도, 우수한 전기적 특성 등의 장점을 가지고 있어 고온, 고속, 강한 부식성 매체와 같은 극한 환경에서 특별한 응용 가치를 가지며 개발 및 응용 분야에서 가장 유망한 구조용 세라믹 재료 중 하나로 간주되며 종종 테스트가 필요한 많은 응용 분야에서 첫 번째 선택이 됩니다.
게시 시간: 2023년 8월 15일