Высокотемпературный Си3Н4 нитрид кремния керамический стержень с твердостью 18 Gpa и коррозионной стойкостью

Изготовленная на заказ обработка частей стержня из высокотемпературного нитрида кремния Si3N4 керамического

Благодаря превосходной износостойкости, коррозионной стойкости, устойчивости к высоким температурам и низкой плотности керамические материалы признаны одними из самых ярких новых материалов 21 века. Они классифицируются наряду с металлическими материалами, полимерными материалами и композитными материалами как четыре современных инженерных материала.

Керамические материалы делятся на традиционную керамику и усовершенствованную керамику в зависимости от характеристик и использования. Усовершенствованная керамика существенно отличается от традиционной керамики по сырью, структуре и методам приготовления. Их характеристики также значительно различаются: современные керамические материалы по некоторым свойствам превосходят современные высококачественные сплавы и полимерные материалы.

Нитрид кремния (Si3N4) содержит три кристаллические формы, две из которых являются распространенными: α-Si3N4 (игольчатые кристаллы, белые или грязно-белые) и β-Si3N4 (более темный, плотный зернистый многогранник или короткая призма). Оба представляют собой шестиугольные конструкции.

• Термические свойства: Высокотемпературное тугоплавкое вещество, не имеющее температуры плавления, разлагается при температуре около 1900°С при нормальном давлении.
• Сильное сопротивление ползучести под высоким давлением
• Температура размягчения реакционно-спеченного нитрида кремния без связующего может достигать 1800°C.
• Хорошая теплопроводность
• Малый коэффициент теплового расширения
• Отличные электроизоляционные характеристики с малым диэлектрическим коэффициентом и высоким напряжением пробоя.

• Устойчивость к окислению: Не реагирует с кислородом в сухой атмосфере при температуре ниже 800°C.
• Устойчивость к коррозии расплавленного металла: противостоит проникновению и коррозии расплавов элементарных металлов (кроме меди).
• Устойчивость к кислотной, щелочной и солевой коррозии: растворим в плавиковой кислоте, но устойчив к разбавленным кислотам.

• Превосходная высокотемпературная прочность с минимальным затуханием при 1200°C по сравнению с прочностью при комнатной температуре.
• Очень низкая скорость ползучести при высоких температурах благодаря прочным ковалентным связям.
• Высокая твердость, уступающая только сверхтвердым материалам, таким как алмаз, кубический BN и B4C.
• Низкий коэффициент трения и самосмазывающиеся свойства, аналогичные смазанным металлическим поверхностям.

Спеченный нитрид кремния в основном используется в автомобильной промышленности в качестве материала для компонентов двигателей. Применения включают в себя менее изнашиваемые коромысло в двигателях с искровым зажиганием, турбокомпрессоры для снижения инерции и запаздывания двигателя, а также клапаны управления отработавшими газами для улучшения ускорения.

Керамика из нитрида кремния обеспечивает превосходную ударопрочность по сравнению с другой керамикой. Шарикоподшипники из нитрида кремния используются в различных приложениях, включая главные двигатели космических кораблей НАСА, высококачественные автомобильные подшипники, промышленные подшипники, ветряные турбины и различное спортивное оборудование.

Объемный монолитный нитрид кремния служит материалом режущего инструмента благодаря своей твердости, термостойкости и износостойкости. Особенно рекомендуется для высокоскоростной обработки чугуна, твердой стали и сплавов на основе никеля.

Используется в качестве изоляторов и химических барьеров в производстве интегральных схем, обеспечивая электрическую изоляцию и служа масками травления. Превосходит диоксид кремния в качестве пассивирующего слоя для микрочипов благодаря лучшим диффузионным барьерным свойствам по отношению к молекулам воды и ионам натрия.