Спеціальна кераміка належить до класу кераміки зі спеціальними механічними, фізичними або хімічними властивостями, сировина та необхідна технологія виробництва яких значно відрізняються від звичайної кераміки та її розробки. За характеристиками та використанням спеціальну кераміку можна розділити на дві категорії: конструкційна кераміка та функціональна кераміка. Серед них конструкційна кераміка відноситься до кераміки, яку можна використовувати як інженерні конструкційні матеріали, і яка зазвичай має високу міцність, високу твердість, високий модуль пружності, високу термостійкість, зносостійкість, корозійну стійкість, стійкість до окислення, термостійкість та інші характеристики.
Існує багато видів конструкційної кераміки, їхніх переваг і недоліків, а також напрямки застосування, серед яких «кремнієва нітридна кераміка» завдяки збалансованості характеристик у всіх аспектах відома як найкраща за комплексними характеристиками серед конструкційних керамічних матеріалів та має надзвичайно широкий спектр застосування.
Переваги нітридкремнієвої кераміки
Нітрид кремнію (Si3N4) можна розділити на сполуки з ковалентним зв'язком, структурною одиницею яких є [SiN4]4-тетраедр. Конкретні положення атомів азоту та кремнію можна побачити на рисунку нижче. Кремній знаходиться в центрі тетраедра, а положення чотирьох вершин тетраедра зайняті атомами азоту, і потім кожні три тетраедри мають один спільний атом, постійно розширюючись у тривимірному просторі. Зрештою, формується сітчаста структура. Багато властивостей нітриду кремнію пов'язані з цією тетраедричною структурою.
Існує три кристалічні структури нітриду кремнію: α, β та γ фази, серед яких α та β фази є найпоширенішими формами нітриду кремнію. Оскільки атоми азоту дуже міцно пов'язані, нітрид кремнію має добру високу міцність, високу твердість та стійкість до високих температур, яка може досягати HRA91~93; хорошу термостійкість, витримує високі температури 1300~1400℃; невелику хімічну реакцію з вуглецем та металевими елементами призводить до низького коефіцієнта тертя; самозмащується і тому стійкий до зносу; високу корозійну стійкість, крім плавикової кислоти, не реагує з іншими неорганічними кислотами, а також стійкість до окислення за високих температур; також має добру термостійкість, не кришиться при різкому охолодженні на повітрі та потім при різкому нагріванні; повзучість кераміки з нітриду кремнію зменшується при високих температурах, а повільна пластична деформація невелика під дією високої температури та постійного навантаження.
Крім того, кераміка з нітриду кремнію також має високу питому міцність, високий питомий режим, високу теплопровідність, чудові електричні властивості та інші переваги, тому вона має особливу цінність застосування в екстремальних умовах, таких як висока температура, висока швидкість, сильні агресивні середовища, і вважається одним з найперспективніших конструкційних керамічних матеріалів для розробки та застосування, і часто стає першим вибором у багатьох застосуваннях, що потребують випробувань.
Час публікації: 15 серпня 2023 р.