窒化ケイ素セラミックとは

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窒化ケイ素セラミックス (Si ∝ N ₄）は、ケイ素元素と窒素元素からなる共有結合化合物で、優れた包括的特性を持ち、複数のハイテク分野で広く使用されている。

1、材料特性
-高い強度と靭性：窒化ケイ素セラミックスは高温でも高い強度と靭性を維持し、曲げ強度は350MPa以上。1200℃の高温でも強度が大きく低下することはありません。
-低熱膨張係数：窒化ケイ素は熱膨張係数が小さいため、高温での変形が少なく、安定したサイズと形状を必要とする高温用途に特に適しています。
-優れた耐熱衝撃性：窒化ケイ素セラミックスは、急激な温度変化下でも強度と完全性を維持できるため、頻繁な温度サイクルを必要とする機器に適しています。
-良好な耐摩耗性と自己潤滑性：窒化ケイ素セラミックスは硬度が高く、自己潤滑性があり、耐摩耗性に優れているため、ベアリングやメカニカルシールリングなどの部品製造に適している。
-耐薬品性窒化ケイ素セラミックスは、ほとんどの無機酸および特定の塩基に対して良好な耐食性を有し、フッ酸を除く他の無機酸とはほとんど反応しない。
-電気絶縁：窒化ケイ素セラミックスは、絶縁性を必要とする電子・半導体分野に適した優れた電気絶縁材料です。

2、準備プロセス
窒化ケイ素セラミックスの調製プロセスには、主に粉末の調製、成形、焼結の3段階がある：

1. 粉末の調製：一般的な調製法には、シリコン粉末窒化、液相反応、自己伝播型高温合成などがある。
2. 成形工程：乾式プレス成形、冷間静水圧プレス成形、鋳造成形など。
3. 焼結工程：主に熱間プレス焼結、ガス圧焼結、熱間静水圧プレス焼結、放電プラズマ焼結がある。

3、応用分野
-機械分野では、窒化ケイ素セラミックスは、ベアリング、バルブ、パイプライン、グレーディングホイール、セラミック切削工具の製造に広く使用されています。窒化ケイ素ベアリングボールは、低密度、高硬度、優れた耐摩耗性により、精密工作機械のスピンドル、航空宇宙エンジン、自動車エンジンのベアリングに広く使用されています。
-航空宇宙分野窒化ケイ素セラミックスは、高強度、低熱膨張率、耐熱衝撃性に優れているため、燃焼室部品、ガスタービン翼、透明材料など、航空宇宙分野に最適な材料です。
-冶金産業窒化ケイ素セラミックスは、温度測定用熱電対スリーブ、炉ライニング、るつぼ、分離リングなどの製造に使用でき、耐熱衝撃性と耐摩耗性に優れています。
-化学工業：窒化ケイ素セラミックスは、アルミニウム製錬、製鋼、製鉄などの産業で、耐火物、ポンプ、パイプライン、バルブ、金型として使用できる。
-半導体分野では、窒化ケイ素セラミックスの電気絶縁性と耐食性により、半導体製造の絶縁基板や高温炉のライニングとして使用されている。
-新エネルギー車窒化ケイ素セラミック軸受は、その低密度、高耐摩耗性、良好な絶縁性能により、新エネルギー車用電動機軸受に広く使用されている。

窒化ケイ素セラミックスその優れた物理的、化学的、機械的特性は、多くの分野での応用に大きな可能性を示しており、今後さらにハイテク分野で重要な役割を果たすと期待されている。