Was ist Siliziumnitrid-Keramik?

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Siliziumnitrid-Keramik (Si ∝ N ₄) sind kovalente Verbindungen aus den Elementen Silizium und Stickstoff mit hervorragenden umfassenden Eigenschaften, die in zahlreichen High-Tech-Bereichen weit verbreitet sind.

1、 Materialeigenschaften
-Hohe Festigkeit und Zähigkeit: Siliziumnitridkeramik kann auch bei hohen Temperaturen eine hohe Festigkeit und Zähigkeit beibehalten, mit einer Biegefestigkeit von über 350MPa. Selbst bei hohen Temperaturen von 1200 ℃, wird ihre Stärke nicht wesentlich verringern.
-Geringer Wärmeausdehnungskoeffizient: Siliziumnitrid hat einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, was bedeutet, dass es sich bei hohen Temperaturen weniger verformt, wodurch es sich besonders für Hochtemperaturanwendungen eignet, die eine stabile Größe und Form erfordern.
-Ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit: Siliziumnitridkeramik kann ihre Festigkeit und Integrität auch bei schnellen Temperaturwechseln beibehalten und eignet sich daher für Geräte, die häufige Temperaturwechsel erfordern.
-Gute Verschleißfestigkeit und selbstschmierende Eigenschaften: Siliziumnitridkeramik hat eine hohe Härte, selbstschmierende Eigenschaften und eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, wodurch sie sich für die Herstellung von Komponenten wie Lagern und Gleitringdichtungen eignet.
-chemische Korrosionsbeständigkeit: Siliziumnitridkeramik hat eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber den meisten anorganischen Säuren und bestimmten Basen und reagiert kaum mit anderen anorganischen Säuren außer Flusssäure.
-Elektrische Isolierung: Siliziumnitridkeramik ist ein ausgezeichnetes elektrisches Isoliermaterial für Elektronik- und Halbleiterbereiche, die Isoliereigenschaften erfordern.

2、 Vorbereitungsprozess
Der Herstellungsprozess von Siliziumnitridkeramik umfasst im Wesentlichen drei Schritte: Pulveraufbereitung, Formgebung und Sintern:

1. Vorbereitung des Pulvers: Zu den gängigen Präparationsmethoden gehören das Nitrieren von Siliziumpulver, die Flüssigphasenreaktion und die selbstausbreitende Hochtemperatursynthese.
2. Formgebungsverfahren: einschließlich Trockenpressen, kaltes isostatisches Pressen, Gießen, etc.
3. Sinterverfahren: umfasst hauptsächlich Heißpresssintern, Gasdrucksintern, heißisostatisches Presssintern und Entladungsplasmasintern.

3、 Anwendungsbereiche
-Im Maschinenbau werden Siliziumnitridkeramiken in großem Umfang für die Herstellung von Lagern, Ventilen, Rohrleitungen, Sortierscheiben und keramischen Schneidwerkzeugen verwendet. Siliciumnitrid-Lagerkugeln werden aufgrund ihrer geringen Dichte, hohen Härte und ausgezeichneten Verschleißfestigkeit häufig in Präzisionsspindeln für Werkzeugmaschinen, in Motoren für die Luft- und Raumfahrt und in Lagern für Automotoren verwendet.
Luft- und Raumfahrt: Die hohe Festigkeit, der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient und die gute Temperaturwechselbeständigkeit von Siliziumnitridkeramik machen sie zu einem idealen Werkstoff für die Luft- und Raumfahrt, z. B. für Brennkammerteile, Gasturbinenschaufeln und transparente Materialien.
-Metallurgische Industrie: Siliziumnitridkeramik kann zur Herstellung von Thermoelementhülsen zur Temperaturmessung, Ofenauskleidungen, Schmelztiegeln, Trennringen usw. verwendet werden, die eine gute Temperaturwechselbeständigkeit und Verschleißfestigkeit aufweisen.
-Chemische Industrie: Siliziumnitridkeramik kann in der Aluminium-, Stahl- und Eisenindustrie, als feuerfestes Material, für Pumpen, Rohrleitungen, Ventile und Formen verwendet werden.
-In der Halbleiterindustrie werden Siliziumnitridkeramiken aufgrund ihrer elektrischen Isolierung und Korrosionsbeständigkeit als Isolationssubstrate und Hochtemperatur-Ofenauskleidungen in der Halbleiterherstellung verwendet.
-Neue Energiefahrzeuge: Siliziumnitrid-Keramiklager werden aufgrund ihrer geringen Dichte, ihrer hohen Verschleißfestigkeit und ihrer guten Isolationseigenschaften häufig in Elektromotorlagern für neue Energiefahrzeuge eingesetzt.

Siliziumnitrid-Keramikmit ihren ausgezeichneten physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften haben ein großes Potenzial für Anwendungen in vielen Bereichen gezeigt und werden in Zukunft voraussichtlich eine wichtige Rolle in weiteren High-Tech-Bereichen spielen.