Špeciálna keramika označuje triedu keramiky so špeciálnymi mechanickými, fyzikálnymi alebo chemickými vlastnosťami, ktorej použité suroviny a požadovaná výrobná technológia sa výrazne líšia od bežnej keramiky a jej vývoja. Podľa charakteristík a použitia možno špeciálnu keramiku rozdeliť do dvoch kategórií: štrukturálna keramika a funkčná keramika. Štrukturálna keramika sa vzťahuje na keramiku, ktorá sa môže použiť ako konštrukčný materiál a má vo všeobecnosti vysokú pevnosť, vysokú tvrdosť, vysoký modul pružnosti, vysokú teplotnú odolnosť, odolnosť proti opotrebovaniu, odolnosť proti korózii, odolnosť proti oxidácii, odolnosť proti tepelným šokom a ďalšie vlastnosti.
Existuje mnoho druhov štrukturálnej keramiky, ich výhod a nevýhod a smer použitia sa líšia. Medzi nimi je „kremíková nitridová keramika“ vďaka vyváženému výkonu vo všetkých aspektoch známa ako najvynikajúca komplexná v rodine štrukturálnej keramiky a má mimoriadne širokú škálu aplikácií.
Výhody keramiky z nitridu kremíka
Nitrid kremíka (Si3N4) možno rozdeliť na zlúčeniny s kovalentnou väzbou, pričom štrukturálnou jednotkou je [SiN4]4-tetraéder. Konkrétne polohy atómov dusíka a kremíka sú znázornené na obrázku nižšie. Kremík sa nachádza v strede tetraédra a pozície štyroch vrcholov tetraédra sú obsadené atómami dusíka. Každé tri tetraédre zdieľajú jeden atóm, pričom sa neustále rozprestierajú v trojrozmernom priestore. Nakoniec sa vytvorí sieťová štruktúra. Mnohé vlastnosti nitridu kremíka súvisia s touto tetraédrickou štruktúrou.
Nitrid kremíka má tri kryštalické štruktúry: fázy α, β a γ, pričom fázy α a β sú najbežnejšími formami nitridu kremíka. Vďaka veľmi pevne spojeným atómom dusíka má nitrid kremíka dobrú, vysokú pevnosť, vysokú tvrdosť a odolnosť voči vysokým teplotám, pričom tvrdosť môže dosiahnuť HRA91 až 93; dobrá tepelná tuhosť, odoláva vysokým teplotám 1300 až 1400 ℃; malá chemická reakcia s uhlíkovými a kovovými prvkami vedie k nízkemu koeficientu trenia; je samomazací, a preto odolný voči opotrebovaniu; vysoká odolnosť voči korózii, okrem kyseliny fluorovodíkovej nereaguje s inými anorganickými kyselinami, má aj odolnosť voči oxidácii pri vysokých teplotách; má tiež dobrú odolnosť voči tepelným šokom, pri prudkom ochladení na vzduchu a následnom prudkom zahriatí sa nerozpadá; tečenie keramiky z nitridu kremíka sa pri vysokých teplotách znižuje a pomalá plastická deformácia pri pôsobení vysokej teploty a stáleho zaťaženia je malá.
Okrem toho má nitrid kremíka keramiku aj vysokú špecifickú pevnosť, vysoký špecifický režim, vysokú tepelnú vodivosť, vynikajúce elektrické vlastnosti a ďalšie výhody, takže má špeciálnu aplikačnú hodnotu v extrémnych prostrediach, ako sú vysoké teploty, vysoké rýchlosti, silné korozívne médiá, a považuje sa za jeden z najsľubnejších konštrukčných keramických materiálov pre vývoj a aplikáciu a často sa stáva prvou voľbou v mnohých aplikáciách, ktoré je potrebné testovať.
Čas uverejnenia: 15. augusta 2023