Silisyum nitrür seramikleri—dört ana alanda “lider”

Silikon nitrür (Si3N4), silikon ve nitrojenden oluşan kovalent bağlı bir bileşiktir. 1857 yılında keşfedilmiş ve 1955 yılında seramik malzeme olarak seri üretime geçmiştir. Silisyum nitrür seramikler, yüksek sıcaklık dayanımı (bükülme mukavemeti 1200°C’de 350MPa’nın üzerine çıkabilmektedir) gibi metal malzemelerin ve polimer malzemelerin sahip olmadığı pek çok avantaja sahiptir. ), asit ve alkali korozyon direnci, kendi kendini yağlama vb. ve havacılık, ulusal savunma ve askeri endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. mekanik alanda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Mekanik alan

Silisyum nitrür seramikler ağırlıklı olarak makine endüstrisinde vana, boru, sınıflandırma çarkı ve seramik kesici takım olarak kullanılmaktadır. En yaygın olarak kullanılan silisyum nitrür seramik yatak bilyaları, silisyum nitrür seramik yatak bilyalarıdır.

Silikon nitrür taşıyan bilyalar, kullanım sırasında dakikada 600.000 devire kadar dönebilmektedir. Esas olarak hassas takım tezgahı millerinde, elektrikli miller için yüksek hızlı rulmanlarda, havacılık motorlarında, otomobil motor rulmanlarında ve diğer ekipman rulmanlarında kullanılırlar.

Silikon nitrür seramik rulman bilyaları, çelik bilyalarla karşılaştırıldığında olağanüstü avantajlara sahiptir: düşük yoğunluk, yüksek sıcaklık direnci, kendi kendini yağlama ve korozyon direnci. Yüksek hızlı dönen bir gövde olarak seramik top, merkezkaç gerilimi üretir ve düşük yoğunluktaki silikon nitrür, yüksek hızlı dönen gövdenin dış halkası üzerindeki merkezkaç gerilimini azaltır. Yoğun Si3N4 seramikleri ayrıca yüksek kırılma dayanıklılığı, yüksek modül özellikleri ve kendi kendini yağlama özellikleri sergiler ve çeşitli aşınmalara mükemmel şekilde direnç gösterebilir ve aşırı sıcaklıklar, büyük sıcaklık farkları dahil olmak üzere diğer seramik malzemelerin çatlamasına, deforme olmasına veya çökmesine neden olabilecek zorlu ortamlara dayanabilir. , Ultra yüksek vakum. Silisyum nitrür rulmanların çeşitli endüstrilerde geniş uygulama alanı bulması bekleniyor.

Dalga geçirmeyen malzeme alanı

Gözenekli silisyum nitrür seramikleri nispeten yüksek bükülme mukavemetine ve daha düşük yoğunluğa sahiptir; bu da havacılık ve uzaydaki uygulamalarının temel faktörlerinden biridir. Ayrıca sürünmeye karşı dirençlidir (metallerle karşılaştırıldığında), bu da yapının yüksek sıcaklıklarda stabilitesini artırır. Bu malzemenin sertlik, elektromanyetik özellikler ve termal direnç gibi çeşitli ek özellikleri vardır ve radomlar ve anten pencereleri yapmak için dalgayı geçiren bir malzeme olarak kullanılır. Milli savunma sanayinin gelişmesiyle birlikte füzeler yüksek Mach sayısına, geniş frekans bandına, çok modlu ve hassas güdüme doğru gelişmektedir. Silisyum nitrür seramikleri ve bunların kompozit malzemeleri, ısı koruması, dalga iletimi ve yük taşıma gibi mükemmel özelliklere sahiptir ve bu da onları incelenen yeni nesil yüksek performanslı dalga geçirmeyen malzemelerden biri haline getirir.

 

Yarı iletken alan

Mükemmel mekanik özelliklere ek olarak, silisyum nitrür seramikleri aynı zamanda bir dizi mükemmel termal iletkenlik özelliği de sergiler ve bu da onları zorlu yarı iletken alanında kullanıma uygun hale getirir. Termal iletkenlik, bir malzemenin ısıyı aktarma veya iletme konusundaki doğal yeteneğidir. Silisyum nitrürün benzersiz kimyasal bileşimi ve mikro yapısı nedeniyle, alümina seramikler ve alüminyum nitrür seramiklerle karşılaştırıldığında mükemmel kapsamlı özelliklere sahiptir.

 

Biyoseramik alanı

Yeni nesil biyoseramik malzemeler olarak silikon nitrür seramikler, yalnızca seramik malzemelerin mükemmel niteliklerine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda iyi radyografik özelliklere, enfeksiyon önleyici özelliklere, biyouyumluluk özelliklerine ve osseointegrasyon özelliklerine de sahiptir.

Silisyum nitrür seramiklerin yukarıda belirtilen mükemmel özellikleri onu ideal bir biyomateryal haline getirir ve biyosensörlerde, omurgada, ortopedide, diş hekimliğinde ve diğer implantlarda kullanılır.