Qué es la cerámica de nitruro de silicio

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Cerámica de nitruro de silicio (Si ∝ N ₄) son compuestos covalentes formados por elementos de silicio y nitrógeno, con excelentes propiedades integrales, y se utilizan ampliamente en múltiples campos de la alta tecnología.

1、 Características del material
-Alta resistencia y tenacidad: La cerámica de nitruro de silicio todavía puede mantener una alta resistencia y tenacidad a altas temperaturas, con una resistencia a la flexión de más de 350MPa. Incluso a altas temperaturas de 1200 ℃, su resistencia no disminuirá significativamente.
-Bajo coeficiente de expansión térmica: El nitruro de silicio tiene un bajo coeficiente de expansión térmica, lo que significa que se deforma menos a altas temperaturas, por lo que es especialmente adecuado para aplicaciones de alta temperatura que requieren un tamaño y una forma estables.
-Excelente resistencia al choque térmico: Las cerámicas de nitruro de silicio pueden mantener su resistencia e integridad bajo rápidos cambios de temperatura, lo que las hace adecuadas para equipos que requieren frecuentes ciclos de temperatura.
-Buena resistencia al desgaste y propiedades autolubricantes: Las cerámicas de nitruro de silicio tienen una gran dureza, propiedades autolubricantes y una excelente resistencia al desgaste, lo que las hace adecuadas para la fabricación de componentes como rodamientos y anillos de cierre mecánico.
-Resistencia a la corrosión química: Las cerámicas de nitruro de silicio presentan una buena resistencia a la corrosión frente a la mayoría de los ácidos inorgánicos y ciertas bases, y apenas reaccionan con otros ácidos inorgánicos, excepto el ácido fluorhídrico.
-Aislamiento eléctrico: Las cerámicas de nitruro de silicio son excelentes materiales aislantes eléctricos adecuados para campos electrónicos y de semiconductores que requieren propiedades aislantes.

2、 Proceso de preparación
El proceso de preparación de la cerámica de nitruro de silicio incluye principalmente tres pasos: preparación del polvo, moldeo y sinterización:

1. Preparación del polvo: Los métodos de preparación habituales incluyen la nitruración del polvo de silicio, la reacción en fase líquida y la síntesis autopropagada a alta temperatura.
2. Proceso de moldeo: incluye moldeo por prensado en seco, moldeo por prensado isostático en frío, moldeo por fundición, etc.
3. Proceso de sinterización: incluye principalmente la sinterización por prensado en caliente, la sinterización por presión de gas, la sinterización por prensado isostático en caliente y la sinterización por plasma de descarga.

3、 Campos de aplicación
-En el campo de la maquinaria, la cerámica de nitruro de silicio se utiliza ampliamente en la fabricación de cojinetes, válvulas, tuberías, muelas abrasivas y herramientas de corte cerámicas. Las bolas de nitruro de silicio para cojinetes se utilizan ampliamente en husillos de máquinas herramienta de precisión, motores aeroespaciales y cojinetes de motores de automoción debido a su baja densidad, alta dureza y excelente resistencia al desgaste.
-Campo aeroespacial: La alta resistencia, el bajo coeficiente de dilatación térmica y la buena resistencia al choque térmico de las cerámicas de nitruro de silicio las convierten en un material ideal para el campo aeroespacial, como piezas de cámaras de combustión, álabes de turbinas de gas y materiales transparentes.
-Industria metalúrgica: La cerámica de nitruro de silicio puede utilizarse para fabricar manguitos de termopares de medición de temperatura, revestimientos de hornos, crisoles, anillos de separación, etc., con buena resistencia al choque térmico y al desgaste.
-Industria química: La cerámica de nitruro de silicio puede utilizarse en industrias como la fundición de aluminio, la siderurgia y la fabricación de hierro, como materiales refractarios, bombas, tuberías, válvulas y moldes.
-En el campo de los semiconductores, el aislamiento eléctrico y la resistencia a la corrosión de las cerámicas de nitruro de silicio hacen que se utilicen como sustratos aislantes y revestimientos de hornos de alta temperatura en la fabricación de semiconductores.
-Vehículos de nueva energía: Los cojinetes cerámicos de nitruro de silicio se utilizan ampliamente en cojinetes de motores eléctricos para vehículos de nueva energía debido a su baja densidad, alta resistencia al desgaste y buen rendimiento de aislamiento.

Cerámica de nitruro de siliciocon sus excelentes propiedades físicas, químicas y mecánicas, han demostrado un gran potencial de aplicación en muchos campos y se espera que desempeñen un papel importante en más campos de alta tecnología en el futuro.