Gốm sứ silicon nitride – “người dẫn đầu” trong bốn lĩnh vực chính

Silicon nitride (Si3N4) là một hợp chất liên kết cộng hóa trị bao gồm silicon và nitơ. Nó được phát hiện vào năm 1857 và được sản xuất hàng loạt dưới dạng vật liệu gốm vào năm 1955. Gốm silicon nitride có nhiều ưu điểm mà vật liệu kim loại và vật liệu polymer không có, chẳng hạn như khả năng chịu nhiệt độ cao (độ bền uốn có thể đạt hơn 350MPa ở 1200°C ), chống ăn mòn axit và kiềm, tự bôi trơn, v.v., và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, quốc phòng và quân sự. , được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực cơ khí.

Lĩnh vực cơ khí

Gốm silicon nitride chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp máy móc như van, đường ống, bánh xe phân loại và dụng cụ cắt gốm. Các quả bóng mang gốm silicon nitride được sử dụng rộng rãi nhất là những quả bóng mang gốm silicon nitride.

Bóng mang silicon nitride có thể quay tới 600.000 vòng/phút trong quá trình sử dụng. Chúng chủ yếu được sử dụng trong trục máy công cụ chính xác, vòng bi tốc độ cao cho trục điện, động cơ hàng không vũ trụ, vòng bi động cơ ô tô và vòng bi thiết bị khác.

Bi gốm silicon nitride có những ưu điểm vượt trội so với bi thép: mật độ thấp, chịu nhiệt độ cao, tự bôi trơn và chống ăn mòn. Là một thân quay tốc độ cao, quả bóng gốm tạo ra ứng suất ly tâm và mật độ silicon nitride thấp làm giảm ứng suất ly tâm ở vòng ngoài của thân quay tốc độ cao. Gốm Si3N4 dày đặc cũng thể hiện độ bền gãy cao, đặc tính mô đun cao và đặc tính tự bôi trơn, đồng thời có thể chống lại nhiều loại mài mòn và chịu đựng môi trường khắc nghiệt có thể khiến các vật liệu gốm khác bị nứt, biến dạng hoặc sụp đổ, bao gồm nhiệt độ khắc nghiệt, chênh lệch nhiệt độ lớn , Độ chân không cực cao. Vòng bi silicon nitride dự kiến sẽ được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Trường vật liệu trong suốt sóng

Gốm silicon nitride xốp có độ bền uốn tương đối cao và mật độ thấp hơn, đây là một trong những yếu tố chính cho ứng dụng của chúng trong hàng không vũ trụ. Nó cũng có khả năng chống rão (so với kim loại), giúp cải thiện độ ổn định của cấu trúc ở nhiệt độ cao. Vật liệu này có nhiều đặc tính bổ sung, bao gồm độ cứng, đặc tính điện từ và khả năng chịu nhiệt, đồng thời được sử dụng làm vật liệu truyền sóng để chế tạo mái vòm và cửa sổ ăng-ten. Với sự phát triển của ngành công nghiệp quốc phòng, tên lửa đang phát triển theo hướng số Mach cao, dải tần rộng, đa chế độ và dẫn đường chính xác. Gốm silicon nitride và vật liệu composite của chúng có các đặc tính tuyệt vời như bảo vệ nhiệt, truyền sóng và chịu tải, khiến chúng trở thành một trong những thế hệ vật liệu trong suốt hiệu suất cao mới được nghiên cứu.

Trường bán dẫn

Ngoài các đặc tính cơ học tuyệt vời, gốm silicon nitride còn thể hiện một loạt các đặc tính dẫn nhiệt tuyệt vời, khiến chúng phù hợp để sử dụng trong lĩnh vực bán dẫn đòi hỏi khắt khe. Độ dẫn nhiệt là khả năng truyền hoặc dẫn nhiệt vốn có của vật liệu. Do thành phần hóa học độc đáo và cấu trúc vi mô của silicon nitride, nó có các đặc tính toàn diện tuyệt vời so với gốm alumina và gốm nhôm nitrit.

Lĩnh vực gốm sinh học

Là một thế hệ vật liệu gốm sinh học mới, gốm silicon nitride không chỉ có chất lượng tuyệt vời của vật liệu gốm mà còn có đặc tính chụp X quang tốt, đặc tính chống nhiễm trùng, đặc tính tương thích sinh học và đặc tính tích hợp xương.

Các đặc tính tuyệt vời nêu trên của gốm silicon nitride làm cho nó trở thành vật liệu sinh học lý tưởng và được sử dụng trong cảm biến sinh học, cột sống, chỉnh hình, nha khoa và các bộ phận cấy ghép khác.