Silicon nitride – mga istrukturang seramiko na may pinakamahusay na pangkalahatang pagganap

Ang mga espesyal na seramika ay tumutukoy sa isang uri ng seramika na may mga espesyal na mekanikal, pisikal o kemikal na katangian, ang mga hilaw na materyales na ginamit at ang kinakailangang teknolohiya sa produksyon ay lubhang naiiba sa mga ordinaryong seramika at pag-unlad. Ayon sa mga katangian at gamit, ang mga espesyal na seramika ay maaaring hatiin sa dalawang kategorya: mga istruktural na seramika at mga functional na seramika. Kabilang sa mga ito, ang mga istruktural na seramika ay tumutukoy sa mga seramika na maaaring gamitin bilang mga materyales sa istruktura sa inhinyeriya, na sa pangkalahatan ay may mataas na lakas, mataas na katigasan, mataas na elastic modulus, mataas na resistensya sa temperatura, resistensya sa pagkasira, resistensya sa kalawang, resistensya sa oksihenasyon, resistensya sa thermal shock at iba pang mga katangian.

Maraming uri ng mga istrukturang seramiko, mga kalamangan at kahinaan, at ang direksyon ng aplikasyon ay magkakaiba, kung saan ang "silicon nitride ceramics" dahil sa balanse ng pagganap sa lahat ng aspeto, ay kilala bilang ang pinakamahusay na komprehensibong pagganap sa pamilya ng mga istrukturang seramiko, at may napakalawak na hanay ng mga aplikasyon.

Mga kalamangan ng silicon nitride ceramics

Ang Silicon nitride (Si3N4) ay maaaring hatiin sa mga covalent bond compound, kung saan ang [SiN4] 4-tetrahedron ang estruktural na yunit. Ang mga partikular na posisyon ng mga atomo ng nitrogen at silicon ay makikita mula sa larawan sa ibaba, ang silicon ay nasa gitna ng tetrahedron, at ang mga posisyon ng apat na vertex ng tetrahedron ay sinasakop ng mga atomo ng nitrogen, at pagkatapos, bawat tatlong tetrahedron ay nagbabahagi ng isang atom, na patuloy na umaabot sa three-dimensional space. Sa huli, nabubuo ang istruktura ng network. Marami sa mga katangian ng silicon nitride ay nauugnay sa istrukturang tetrahedral na ito.

Mayroong tatlong mala-kristal na istruktura ng silicon nitride, na mga yugto ng α, β at γ, kung saan ang mga yugto ng α at β ang pinakakaraniwang anyo ng silicon nitride. Dahil ang mga atomo ng nitrogen ay mahigpit na pinagsama, ang silicon nitride ay may mahusay na mataas na lakas, mataas na katigasan at resistensya sa mataas na temperatura, at ang katigasan ay maaaring umabot sa HRA91~93; mahusay na thermal rigidity, kayang tiisin ang mataas na temperatura na 1300~1400℃; ang maliit na kemikal na reaksyon sa mga elemento ng carbon at metal ay humahantong sa mababang koepisyent ng friction; ito ay self-lubricating at samakatuwid ay lumalaban sa pagkasira; malakas ang resistensya sa corrosion, bilang karagdagan sa hydrofluoric acid, hindi ito tumutugon sa iba pang mga inorganic acid, ang mataas na temperatura ay mayroon ding resistensya sa oksihenasyon; mayroon din itong mahusay na resistensya sa thermal shock, mabilis na paglamig sa hangin at pagkatapos ay mabilis na pag-init ay hindi madurog; ang paggalaw ng silicon nitride ceramics ay bumababa sa mataas na temperatura, at ang mabagal na plastic deformation ay maliit sa ilalim ng aksyon ng mataas na temperatura at nakapirming load.

Bukod pa rito, ang mga silicon nitride ceramics ay mayroon ding mataas na specific strength, mataas na specific mode, mataas na thermal conductivity, mahusay na electrical properties at iba pang mga bentahe, kaya mayroon itong espesyal na halaga ng aplikasyon sa matinding kapaligiran tulad ng mataas na temperatura, mataas na bilis, malakas na corrosive media, at itinuturing na isa sa mga pinakapangakong structural ceramic materials para sa pag-unlad at aplikasyon, at kadalasang nagiging unang pagpipilian sa maraming aplikasyon na kailangang subukan.