Κεραμικό μπλοκ τοποθέτησης συγκόλλησης νιτριδίου πυριτίου που χρησιμοποιείται για ηλεκτρονικές συσκευές

       Κεραμικό μπλοκ τοποθέτησης συγκόλλησης νιτριδίου πυριτίου που χρησιμοποιείται για ηλεκτρονικές συσκευές και μηχανήματα κλωστοϋφαντουργίας

1 .Περιγραφές:

Τα κεραμικά νιτριδίου του πυριτίου (Si3N4) είναι μια ανόργανη μη μεταλλική ένωση με ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς.Η βασική δομική του μονάδα είναι ένα τετράεδρο.Το άτομο του πυριτίου βρίσκεται στο κέντρο του τετραέδρου και τα τέσσερα άτομα αζώτου βρίσκονται στις τέσσερις κορυφές του τετραέδρου.Η μορφή τεσσάρων τετραέδρων που μοιράζονται ένα άτομο πυριτίου σχηματίζει μια συνεχή και ισχυρή δομή δικτύου στον τρισδιάστατο χώρο.Πολλές ιδιότητες του νιτριδίου του πυριτίου οφείλονται στην ειδική δομή του.Επομένως, η δύναμη σύνδεσης μεταξύ των ατόμων αζώτου και των ατόμων πυριτίου στη δομή Si3N4 είναι πολύ ισχυρή.Ως δομικό κεραμικό υψηλής θερμοκρασίας, είναι γνωστό ως ο «πρωταθλητής παντού» στα κεραμικά υλικά.

Το νιτρίδιο του πυριτίου (Si3N4) περιέχει τρεις κρυσταλλικές μορφές και δύο κρυσταλλικές μορφές είναι κοινές.Το ένα είναι α-Si3N4, βελονοειδές κρύσταλλο, που είναι λευκό ή υπόλευκο, και το άλλο είναι β-Si3N4, που είναι πιο σκούρο χρώμα και είναι πυκνό κοκκώδες πολύεδρο ή κοντό πρίσμα.Και τα δύο είναι εξαγωνικά.

Μια μεγαλύτερη σειρά στοίβαξης οδηγεί σε υψηλότερη σκληρότητα της φάσης α από τη φάση β.Ωστόσο, η φάση α είναι χημικά ασταθής σε σύγκριση με τη φάση β.Έτσι στην υψηλή θερμοκρασία της υγρής φάσης, η φάση α μετατρέπεται πάντα στη φάση β.Επομένως, το β-Si3N4 είναι η κύρια μορφή που χρησιμοποιείται στα κεραμικά νιτριδίου του πυριτίου.

2 .Χαρακτηριστικά απόδοσης υλικών νιτριδίου του πυριτίου

ΕΝΑ .Φυσικές ιδιότητες του νιτριδίου του πυριτίου:

ένα .Θερμικές ιδιότητες: Είναι μια πυρίμαχη ουσία υψηλής θερμοκρασίας χωρίς σημείο τήξης.Αποσυντίθεται στους 1900°C περίπου υπό κανονική πίεση.Έχει ισχυρή αντίσταση ερπυσμού υπό υψηλή πίεση.Το σημείο μαλάκυνσης του πυροσυσσωματωμένου νιτριδίου του πυριτίου χωρίς συνδετικό μπορεί να φτάσει τους 1800°C.

β .Καλή θερμική αγωγιμότητα.

γ .Μικρός συντελεστής θερμικής διαστολής.

δ .Καλή απόδοση ηλεκτρικής μόνωσης, μικρός διηλεκτρικός συντελεστής, υψηλή τάση διάσπασης.

Β .Χημικές ιδιότητες του νιτριδίου του πυριτίου:

ένα .Αντοχή στην οξείδωση: Δεν αντιδρά με το οξυγόνο σε ξηρή ατμόσφαιρα κάτω από 800 °C.

β .Αντοχή στη διάβρωση λιωμένου μετάλλου: το νιτρίδιο του πυριτίου δεν διεισδύει και δεν διαβρώνει το τήγμα στοιχειώδους μετάλλου (εκτός από χαλκό).

γ .Αντοχή σε διάβρωση οξέων, αλκαλίων και αλάτων: εύκολα διαλυτό σε υδροφθορικό οξύ και αναποτελεσματικό με αραιό οξύ.

Γ. Μηχανικές ιδιότητες του νιτριδίου του πυριτίου:

ένα .Η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία είναι καλή και η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία στους 1200°C έχει μικρή εξασθένηση σε σύγκριση με την αντοχή σε θερμοκρασία δωματίου.Επιπλέον, ο ρυθμός ερπυσμού σε υψηλή θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλός.Αυτά καθορίζονται από τη φύση των ισχυρών ομοιοπολικών δεσμών.

β .Υψηλή σκληρότητα, δεύτερη μετά από μερικά υπερσκληρά υλικά όπως το διαμάντι, το κυβικό BN και το B4C.

γ .Ο συντελεστής τριβής είναι μικρός και αυτολιπαινόμενος, ο οποίος μοιάζει με τη μεταλλική επιφάνεια με λάδι.

3 .Εφαρμογή κεραμικών νιτριδίου του πυριτίου

Αυτοκινητοβιομηχανία: Η κύρια εφαρμογή του πυροσυσσωματωμένου νιτριδίου του πυριτίου είναι στην αυτοκινητοβιομηχανία ως υλικό εξαρτημάτων κινητήρα.Σε κινητήρες ανάφλεξης με σπινθήρα, το νιτρίδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται για τα μαξιλαράκια με χαμηλότερη φθορά, οι στροβιλοσυμπιεστές για χαμηλότερη αδράνεια και λιγότερη καθυστέρηση κινητήρα και βαλβίδες ελέγχου των καυσαερίων για αυξημένη επιτάχυνση.

Ρουλεμάν: Σε σύγκριση με άλλα κεραμικά, τα κεραμικά νιτριδίου του πυριτίου έχουν καλή αντοχή στην κρούση.Ως εκ τούτου, τα ρουλεμάν από κεραμικά νιτριδίου του πυριτίου χρησιμοποιούνται σε ρουλεμάν απόδοσης.Αντιπροσωπευτικό παράδειγμα είναι η χρήση ρουλεμάν νιτριδίου του πυριτίου στους κύριους κινητήρες των διαστημικών λεωφορείων της NASA.Δεδομένου ότι τα ρουλεμάν νιτριδίου του πυριτίου είναι σκληρότερα από το μέταλλο, αυτό μειώνει την επαφή με το ρουλεμάν.Τα ρουλεμάν νιτριδίου πυριτίου μπορούν να βρεθούν σε ρουλεμάν αυτοκινήτων υψηλής τεχνολογίας, βιομηχανικά ρουλεμάν, ανεμογεννήτριες, μηχανοκίνητα αθλήματα, ποδήλατα, πατίνια και πατίνια.

Υλικά υψηλής θερμοκρασίας: Το νιτρίδιο του πυριτίου έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό σε εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας.Συγκεκριμένα, αναγνωρίστηκε ως ένα από τα λίγα μονολιθικά κεραμικά υλικά ικανά να επιβιώσουν από τα σοβαρά θερμικά σοκ και τις θερμικές κλίσεις που δημιουργούνται σε πυραυλοκινητήρες υδρογόνου/οξυγόνου.

Ιατρικό: Το νιτρίδιο του πυριτίου έχει πολλές ορθοπεδικές εφαρμογές.Το υλικό είναι επίσης μια εναλλακτική λύση στο PEEK (πολυαιθερική κετόνη) και το τιτάνιο που χρησιμοποιείται σε συσκευές σπονδυλικής σύντηξης.Σε σύγκριση με το PEEK και το τιτάνιο, η υδρόφιλη, μικροδομημένη επιφάνεια του νιτριδίου του πυριτίου συμβάλλει στην αντοχή, την ανθεκτικότητα και την αξιοπιστία του υλικού.