Qu'est-ce que la céramique de nitrure de silicium ?

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Céramiques à base de nitrure de silicium (Si ∝ N ₄) sont des composés covalents constitués de silicium et d'azote. Ils présentent d'excellentes propriétés générales et sont largement utilisés dans de nombreux domaines de haute technologie.

1、 Caractéristiques des matériaux
-Résistance et ténacité élevées : Les céramiques de nitrure de silicium peuvent conserver une résistance et une ténacité élevées à des températures élevées, avec une résistance à la flexion de plus de 350MPa. Même à des températures élevées de 1200 ℃, leur résistance ne diminue pas de manière significative.
-Faible coefficient de dilatation thermique : Le nitrure de silicium a un faible coefficient de dilatation thermique, ce qui signifie qu'il se déforme moins à haute température, ce qui le rend particulièrement adapté aux applications à haute température qui nécessitent une taille et une forme stables.
-Excellente résistance aux chocs thermiques : Les céramiques de nitrure de silicium peuvent conserver leur résistance et leur intégrité en cas de changements rapides de température, ce qui les rend adaptées aux équipements nécessitant des cycles de température fréquents.
-Bonne résistance à l'usure et propriétés autolubrifiantes : Les céramiques de nitrure de silicium ont une dureté élevée, des propriétés autolubrifiantes et une excellente résistance à l'usure, ce qui les rend adaptées à la fabrication de composants tels que les roulements et les bagues d'étanchéité mécaniques.
-Résistance chimique à la corrosion : Les céramiques de nitrure de silicium présentent une bonne résistance à la corrosion pour la plupart des acides inorganiques et certaines bases, et ne réagissent pratiquement pas avec d'autres acides inorganiques, à l'exception de l'acide fluorhydrique.
-Isolation électrique : Les céramiques de nitrure de silicium sont d'excellents matériaux d'isolation électrique adaptés aux domaines de l'électronique et des semi-conducteurs qui nécessitent des propriétés d'isolation.

2、 Processus de préparation
Le processus de préparation des céramiques de nitrure de silicium comprend principalement trois étapes : la préparation de la poudre, le moulage et le frittage :

1. Préparation de la poudre : Les méthodes de préparation courantes comprennent la nitruration des poudres de silicium, la réaction en phase liquide et la synthèse autopropagée à haute température.
2. Processus de moulage : y compris le moulage par pressage à sec, le moulage par pressage isostatique à froid, le moulage par coulée, etc.
3. Processus de frittage : comprend principalement le frittage par pressage à chaud, le frittage par pression de gaz, le frittage par pressage isostatique à chaud et le frittage par plasma de décharge.

3、 Champs d'application
-Dans le domaine des machines, les céramiques de nitrure de silicium sont largement utilisées dans la fabrication de roulements, de vannes, de pipelines, de meules de calibrage et d'outils de coupe en céramique. Les billes de roulement en nitrure de silicium sont largement utilisées dans les broches de machines-outils de précision, les moteurs aérospatiaux et les roulements de moteurs automobiles en raison de leur faible densité, de leur grande dureté et de leur excellente résistance à l'usure.
-Domaine aérospatial : La résistance élevée, le faible coefficient de dilatation thermique et la bonne résistance aux chocs thermiques des céramiques de nitrure de silicium en font un matériau idéal pour le secteur aérospatial, notamment pour les pièces des chambres de combustion, les aubes des turbines à gaz et les matériaux transparents.
-Industrie métallurgique : Les céramiques de nitrure de silicium peuvent être utilisées pour fabriquer des manchons de thermocouple de mesure de la température, des revêtements de four, des creusets, des anneaux de séparation, etc., avec une bonne résistance aux chocs thermiques et à l'usure.
-Industrie chimique : Les céramiques de nitrure de silicium peuvent être utilisées dans des industries telles que la fonderie d'aluminium, la sidérurgie et la fabrication du fer, comme matériaux réfractaires, pompes, pipelines, valves et moules.
Dans le domaine des semi-conducteurs, l'isolation électrique et la résistance à la corrosion des céramiques de nitrure de silicium en font des substrats d'isolation et des revêtements de fours à haute température dans la fabrication des semi-conducteurs.
-Véhicules à énergie nouvelle : Les paliers en céramique de nitrure de silicium sont largement utilisés dans les paliers de moteurs électriques pour les véhicules à énergie nouvelle en raison de leur faible densité, de leur résistance élevée à l'usure et de leurs bonnes performances en matière d'isolation.

Céramiques à base de nitrure de siliciumGrâce à leurs excellentes propriétés physiques, chimiques et mécaniques, ils ont montré un grand potentiel d'application dans de nombreux domaines et devraient jouer un rôle important dans d'autres domaines de haute technologie à l'avenir.