Speciaal keramiek verwijst naar een klasse keramiek met speciale mechanische, fysische of chemische eigenschappen. De gebruikte grondstoffen en de vereiste productietechnologie verschillen sterk van die van gewoon keramiek en de ontwikkeling ervan. Afhankelijk van de eigenschappen en toepassingen kan speciaal keramiek worden onderverdeeld in twee categorieën: structureel keramiek en functioneel keramiek. Structureel keramiek verwijst hiernaar en is keramiek dat kan worden gebruikt als constructiemateriaal voor de bouw. Het materiaal heeft over het algemeen een hoge sterkte, hardheid, elasticiteitsmodulus, temperatuurbestendigheid, slijtvastheid, corrosiebestendigheid, oxidatiebestendigheid, thermische schokbestendigheid en andere eigenschappen.
Er zijn veel soorten structurele keramiek, met voor- en nadelen, en de toepassingsrichting van de voor- en nadelen is verschillend. Eén daarvan is siliciumnitridekeramiek, vanwege de balans van prestaties in alle aspecten. Het staat bekend als de meest uitstekende allround prestatie in de familie van structurele keramiek en heeft een extreem breed scala aan toepassingen.
Voordelen van siliciumnitridekeramiek
Siliciumnitride (Si3N4) kan worden onderverdeeld in covalente bindingen, met [SiN4]-4-tetraëder als structurele eenheid. De specifieke posities van stikstof- en siliciumatomen zijn te zien in de onderstaande afbeelding. Silicium bevindt zich in het midden van het tetraëder en de posities van vier hoekpunten van het tetraëder worden ingenomen door stikstofatomen. Vervolgens deelt elk van de drie tetraëders één atoom, dat zich constant uitstrekt in de driedimensionale ruimte. Uiteindelijk wordt de netwerkstructuur gevormd. Veel eigenschappen van siliciumnitride hangen samen met deze tetraëdrische structuur.
Er zijn drie kristallijne structuren van siliciumnitride, namelijk de α-, β- en γ-fasen, waarvan de α- en β-fasen de meest voorkomende vormen van siliciumnitride zijn. Omdat de stikstofatomen zeer stevig zijn gecombineerd, heeft siliciumnitride een goede hoge sterkte, hoge hardheid en hoge temperatuurbestendigheid, en de hardheid kan HRA91~93 bereiken; Goede thermische stijfheid, kan de hoge temperatuur van 1300~1400℃ weerstaan; Kleine chemische reactie met koolstof en metaalelementen leidt tot een lage wrijvingscoëfficiënt; Het is zelf-smerend en daarom slijtvast; De corrosiebestendigheid is sterk, naast waterstoffluoride reageert het niet met andere anorganische zuren, hoge temperatuur heeft ook oxidatiebestendigheid; Het heeft ook een goede thermische schokbestendigheid, scherpe afkoeling in de lucht en vervolgens scherpe verhitting zal niet verkruimelen; De kruip van siliciumnitridekeramiek neemt af bij hoge temperatuur en de langzame plastische vervorming is klein onder invloed van hoge temperatuur en vaste belasting.
Bovendien hebben siliciumnitridekeramieksoorten een hoge specifieke sterkte, een hoge specifieke modus, een hoge thermische geleidbaarheid, uitstekende elektrische eigenschappen en andere voordelen. Hierdoor hebben ze een speciale toepassingswaarde in extreme omgevingen zoals hoge temperaturen, hoge snelheden en sterk corrosieve media. Het wordt beschouwd als een van de meest veelbelovende structurele keramische materialen voor ontwikkeling en toepassing. Vaak zijn ze de eerste keuze in veel toepassingen die getest moeten worden.
Plaatsingstijd: 15-08-2023