Cerámica de nitruro de silicio: el «líder» en cuatro campos principales.
El nitruro de silicio (Si3N4) es un compuesto unido covalentemente compuesto de silicio y nitrógeno. Fue descubierto en 1857 y producido en masa como material cerámico en 1955. Las cerámicas de nitruro de silicio tienen muchas ventajas que los materiales metálicos y poliméricos no tienen, como la resistencia a altas temperaturas (la resistencia a la flexión puede alcanzar más de 350 MPa a 1200 °C). ), resistencia a la corrosión ácida y alcalina, autolubricación, etc., y se utilizan ampliamente en las industrias aeroespacial, de defensa nacional y militar. , ampliamente utilizado en el campo mecánico.
campo mecanico
Las cerámicas de nitruro de silicio se utilizan principalmente en la industria de la maquinaria como válvulas, tuberías, muelas clasificadoras y herramientas de corte cerámicas. Las bolas de rodamientos cerámicos de nitruro de silicio más utilizadas son las bolas de rodamientos cerámicos de nitruro de silicio.
Las bolas con cojinetes de nitruro de silicio pueden girar hasta 600.000 revoluciones por minuto durante su uso. Se utilizan principalmente en husillos de máquinas herramienta de precisión, rodamientos de alta velocidad para husillos eléctricos, motores aeroespaciales, rodamientos de motores de automóviles y otros rodamientos de equipos.
Las bolas para rodamientos cerámicos de nitruro de silicio tienen ventajas sobresalientes en comparación con las bolas de acero: baja densidad, resistencia a altas temperaturas, autolubricación y resistencia a la corrosión. Como cuerpo giratorio de alta velocidad, la bola de cerámica genera tensión centrífuga y la baja densidad del nitruro de silicio reduce la tensión centrífuga en el anillo exterior del cuerpo giratorio de alta velocidad. Las cerámicas densas de Si3N4 también exhiben alta tenacidad a la fractura, propiedades de alto módulo y propiedades autolubricantes, y pueden resistir excelentemente una variedad de desgaste y soportar ambientes hostiles que pueden causar que otros materiales cerámicos se agrieten, deformen o colapsen, incluidas temperaturas extremas y grandes diferencias de temperatura. , Vacío ultraalto. Se espera que los rodamientos de nitruro de silicio encuentren una amplia aplicación en diversas industrias.
Campo de materiales transparentes a las olas.
Las cerámicas porosas de nitruro de silicio tienen una resistencia a la flexión relativamente alta y una densidad más baja, que es uno de los factores clave para su aplicación en el sector aeroespacial. También es resistente a la fluencia (en comparación con los metales), lo que mejora la estabilidad de la estructura a altas temperaturas. Este material tiene una variedad de propiedades adicionales, incluyendo dureza, propiedades electromagnéticas y resistencia térmica, y se utiliza como material transparente a las ondas para fabricar radomos y ventanas de antena. Con el desarrollo de la industria de defensa nacional, los misiles se están desarrollando hacia un alto número de Mach, una amplia banda de frecuencia, multimodo y guía de precisión. Las cerámicas de nitruro de silicio y sus materiales compuestos tienen excelentes propiedades como protección térmica, transmisión de ondas y capacidad de carga, lo que las convierte en una de la nueva generación de materiales transparentes a las ondas de alto rendimiento estudiadas.
campo semiconductor
Además de excelentes propiedades mecánicas, las cerámicas de nitruro de silicio también exhiben una gama de excelentes propiedades de conductividad térmica, lo que las hace adecuadas para su uso en el exigente campo de los semiconductores. La conductividad térmica es la capacidad inherente de un material para transferir o conducir calor. Debido a la composición química y microestructura únicas del nitruro de silicio, tiene excelentes propiedades integrales en comparación con las cerámicas de alúmina y las cerámicas de nitruro de aluminio.
Campo de biocerámica
Como nueva generación de materiales biocerámicos, las cerámicas de nitruro de silicio no solo tienen las excelentes cualidades de los materiales cerámicos, sino que también tienen buenas propiedades radiográficas, propiedades antiinfecciosas, propiedades de biocompatibilidad y propiedades de osteointegración.
Las excelentes propiedades mencionadas anteriormente de las cerámicas de nitruro de silicio las convierten en un biomaterial ideal y se utilizan en biosensores, columna vertebral, ortopedia, odontología y otros implantes.