Specialkeramik avser en klass av keramik med speciella mekaniska, fysikaliska eller kemiska egenskaper. De råvaror som används och den produktionsteknik som krävs skiljer sig avsevärt från vanlig keramik och utveckling. Beroende på egenskaper och användningsområden kan specialkeramik delas in i två kategorier: strukturkeramik och funktionell keramik. Bland dessa avser strukturkeramik keramik som kan användas som tekniska strukturmaterial, som generellt har hög hållfasthet, hög hårdhet, hög elasticitetsmodul, hög temperaturbeständighet, slitstyrka, korrosionsbeständighet, oxidationsbeständighet, termisk chockbeständighet och andra egenskaper.
Det finns många typer av strukturkeramik, fördelar och nackdelar, och tillämpningsriktningen för fördelar och nackdelar är olika, bland vilka "kiselnitridkeramik" på grund av balansen i prestanda i alla aspekter är känd som den mest utmärkta heltäckande prestandan i den strukturella keramikfamiljen och har ett extremt brett användningsområde.
Fördelar med kiselnitridkeramik
Kiselnitrid (Si3N4) kan delas in i kovalenta bindningsföreningar, med [SiN4]4-tetraedern som strukturell enhet. De specifika positionerna för kväve- och kiselatomerna kan ses i figuren nedan. Kisel är i centrum av tetraedern, och positionerna för fyra noder i tetraedern är upptagna av kväveatomer, och sedan delar var tredje tetraeder en atom och sträcker sig konstant i ett tredimensionellt rum. Slutligen bildas nätverksstrukturen. Många av egenskaperna hos kiselnitrid är relaterade till denna tetraederstruktur.
Kiselnitrid har tre kristallina strukturer: α-, β- och γ-faser, varav α- och β-faser är de vanligaste formerna av kiselnitrid. Eftersom kväveatomerna är mycket fast sammanfogade har kiselnitrid god hög hållfasthet, hög hårdhet och hög temperaturbeständighet, och hårdheten kan nå HRA91~93; God termisk styvhet, tål höga temperaturer på 1300~1400 ℃; Låg kemisk reaktion med kol och metallelement leder till låg friktionskoefficient; Den är självsmörjande och därför slitstark; Korrosionsbeständigheten är stark, förutom fluorvätesyra reagerar den inte med andra oorganiska syror, och har även oxidationsbeständighet vid hög temperatur; Den har också god termisk chockbeständighet, kraftig kylning i luften och därefter kraftig uppvärmning kommer inte att smulas sönder; Krypningen hos kiselnitridkeramik minskar vid hög temperatur, och den långsamma plastiska deformationen är liten under inverkan av hög temperatur och fast belastning.
Dessutom har kiselnitridkeramik också hög specifik hållfasthet, hög specifik mod, hög värmeledningsförmåga, utmärkta elektriska egenskaper och andra fördelar, så den har ett särskilt tillämpningsvärde i extrema miljöer som hög temperatur, hög hastighet och starkt korrosiva medier, och anses vara ett av de mest lovande strukturella keramiska materialen för utveckling och tillämpning, och blir ofta förstahandsvalet i många tillämpningar som behöver testas.
Publiceringstid: 15 augusti 2023