Özel seramikler, mekanik, fiziksel veya kimyasal özellikleri özel olan, hammaddeleri ve üretim teknolojisi sıradan seramiklerden ve gelişim süreçlerinden büyük ölçüde farklı olan bir seramik sınıfını ifade eder. Özellikleri ve kullanım alanlarına göre özel seramikler iki kategoriye ayrılabilir: yapısal seramikler ve fonksiyonel seramikler. Bunlardan yapısal seramikler, genellikle yüksek mukavemet, yüksek sertlik, yüksek elastik modül, yüksek sıcaklık dayanımı, aşınma direnci, korozyon direnci, oksidasyon direnci, termal şok direnci ve diğer özelliklere sahip, mühendislik yapı malzemesi olarak kullanılabilen seramikleri ifade eder.
Yapısal seramiklerin birçok çeşidi vardır, bunların avantaj ve dezavantajları bulunur ve avantaj ve dezavantajların uygulama yönleri de farklıdır. Bunlar arasında "silikon nitrür seramikler", her açıdan performans dengesi nedeniyle yapısal seramikler ailesinde en mükemmel kapsamlı performansa sahip olarak bilinir ve son derece geniş bir uygulama alanına sahiptir.
Silisyum nitrür seramiklerinin avantajları
Silisyum nitrür (Si3N4), yapısal birim olarak [SiN4] 4-tetrahedronu içeren kovalent bağ bileşiklerine ayrılabilir. Azot ve silisyum atomlarının belirli konumları aşağıdaki şekilde görülebilir; silisyum tetrahedronun merkezindedir ve tetrahedronun dört köşesinin konumları azot atomları tarafından işgal edilir, daha sonra her üç tetrahedron bir atomu paylaşır ve bu şekilde üç boyutlu uzayda sürekli olarak genişler. Sonunda ağ yapısı oluşur. Silisyum nitrürün birçok özelliği bu tetrahedral yapıyla ilişkilidir.
Silisyum nitrürün α, β ve γ fazları olmak üzere üç kristal yapısı vardır; bunlardan α ve β fazları silisyum nitrürün en yaygın formlarıdır. Azot atomlarının çok sıkı bir şekilde birleşmesi nedeniyle, silisyum nitrür yüksek mukavemete, yüksek sertliğe ve yüksek sıcaklık direncine sahiptir ve sertliği HRA91~93'e ulaşabilir; İyi termal rijitliğe sahiptir, 1300~1400℃ yüksek sıcaklığa dayanabilir; Karbon ve metal elementlerle az kimyasal reaksiyona girerek düşük sürtünme katsayısına yol açar; Kendiliğinden yağlayıcıdır ve bu nedenle aşınmaya karşı dirençlidir; Korozyon direnci güçlüdür, hidroflorik asit dışında diğer inorganik asitlerle reaksiyona girmez, yüksek sıcaklıkta oksidasyon direncine de sahiptir; Ayrıca iyi termal şok direncine sahiptir, havada ani soğutma ve ardından ani ısıtma durumunda parçalanmaz; Silisyum nitrür seramiklerinin sürünmesi yüksek sıcaklıkta azalır ve yüksek sıcaklık ve sabit yük altında yavaş plastik deformasyon küçüktür.
Ek olarak, silisyum nitrür seramikler yüksek özgül mukavemet, yüksek özgül mod, yüksek ısı iletkenliği, mükemmel elektriksel özellikler ve diğer avantajlara sahip olduğundan, yüksek sıcaklık, yüksek hız, güçlü aşındırıcı ortamlar gibi aşırı ortamlarda özel uygulama değerine sahiptir ve geliştirme ve uygulama için en umut vadeden yapısal seramik malzemelerden biri olarak kabul edilir ve test edilmesi gereken birçok uygulamada genellikle ilk tercih olur.
Yayın tarihi: 15 Ağustos 2023