Posebna keramika se nanaša na razred keramike s posebnimi mehanskimi, fizikalnimi ali kemičnimi lastnostmi, pri čemer se uporabljene surovine in potrebna proizvodna tehnologija močno razlikujejo od običajne keramike in razvoja. Glede na značilnosti in uporabo lahko posebno keramiko razdelimo v dve kategoriji: strukturno keramiko in funkcionalno keramiko. Strukturna keramika se nanaša na keramiko, ki se lahko uporablja kot inženirski konstrukcijski material, ki ima običajno visoko trdnost, visoko trdoto, visok modul elastičnosti, visoko temperaturno odpornost, odpornost proti obrabi, koroziji, oksidaciji, toplotnim udarcem in druge lastnosti.
Obstaja veliko vrst strukturne keramike, prednosti in slabosti, ter smer uporabe, prednosti in slabosti pa so različne, med katerimi je "silicijeva nitridna keramika" zaradi uravnotežene zmogljivosti v vseh pogledih znana kot najbolj odlična celovita zmogljivost v družini strukturne keramike in ima izjemno širok spekter uporabe.
Prednosti silicijeve nitridne keramike
Silicijev nitrid (Si3N4) lahko razdelimo na spojine s kovalentnimi vezmi, pri čemer je strukturna enota [SiN4]4-tetraeder. Specifični položaji atomov dušika in silicija so razvidni iz spodnje slike, silicij je v središču tetraedra, položaje štirih oglišč tetraedra pa zasedajo atomi dušika, nato pa si vsak trije tetraedri delijo en atom, ki se nenehno razteza v tridimenzionalnem prostoru. Na koncu se oblikuje mrežna struktura. Številne lastnosti silicijevega nitrida so povezane s to tetraedrsko strukturo.
Silicijev nitrid ima tri kristalne strukture: α, β in γ faze, pri čemer sta α in β fazi najpogostejši obliki silicijevega nitrida. Ker so atomi dušika zelo trdno povezani, ima silicijev nitrid dobro visoko trdnost, visoko trdoto in odpornost na visoke temperature, trdota pa lahko doseže HRA91~93; dobra toplotna togost, ki lahko prenese visoke temperature od 1300 do 1400 ℃; majhna kemična reakcija z ogljikovimi in kovinskimi elementi vodi do nizkega koeficienta trenja; je samomazljiv in zato odporen proti obrabi; visoka korozijska odpornost, poleg fluorovodikove kisline ne reagira z drugimi anorganskimi kislinami, visoka temperatura pa ima tudi odpornost proti oksidaciji; ima tudi dobro odpornost proti toplotnim udarcem, pri ostrem ohlajanju na zraku in nato pri ostrem segrevanju se ne drobi; lezenje silicijeve nitridne keramike se pri visoki temperaturi zmanjša, počasna plastična deformacija pa je pod vplivom visoke temperature in konstantne obremenitve majhna.
Poleg tega ima silicijeva nitridna keramika tudi visoko specifično trdnost, visok specifični način delovanja, visoko toplotno prevodnost, odlične električne lastnosti in druge prednosti, zato ima posebno uporabno vrednost v ekstremnih okoljih, kot so visoke temperature, visoke hitrosti, močni korozivni mediji, in velja za enega najbolj obetavnih strukturnih keramičnih materialov za razvoj in uporabo ter pogosto postane prva izbira v številnih aplikacijah, ki jih je treba preizkusiti.
Čas objave: 15. avg. 2023