질화 알루미늄 세라믹과 질화 규소 세라믹의 성능 차이는 무엇인가요?

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질화 알루미늄 세라믹과 질화 규소 세라믹은 두 가지 중요한 세라믹 재료로서 고유한 특성으로 인해 여러 분야에서 널리 사용되어 왔습니다. 열전도율, 기계적 강도, 적용 범위 및 준비 비용에서 상당한 차이가 있습니다.

1, 열 전도성
질화 알루미늄 세라믹은 열전도율이 높은 것으로 알려져 있습니다. 다결정질 알루미늄 질화물(AIN)의 열전도율은 260W/(m - K)에 달하며, 심지어 알루미늄 산화물(Al2O3)의 5배가 넘는 320W/(m - K)에 근접할 수 있습니다. 따라서 질화 알루미늄 세라믹은 이상적인 방열 소재로, 특히 고전력 기기의 방열 요구 사항에 적합합니다. 반면 실리콘 질화물 세라믹의 열전도율은 일반적으로 75-80W/(m - K) 사이입니다. 또한 열전도율이 높지만 질화 알루미늄 세라믹과 비교하면 여전히 어느 정도 차이가 있습니다.

2, 기계적 강도
기계적 강도 측면에서 실리콘 질화물 세라믹은 우수한 성능을 발휘합니다. 실리콘 질화물 세라믹의 굽힘 강도는 일반적으로 800MPa 이상에 달하며, 강도와 인성이 높습니다. 따라서 질화규소 세라믹은 응력이 높은 환경에서도 안정적으로 유지되며 파손이나 손상이 적습니다. 질화 알루미늄 세라믹도 기계적 강도는 높지만 굽힘 강도는 일반적으로 약 450MPa로 실리콘 질화물 세라믹에 비해 약간 약합니다. 또한 실리콘 질화물 세라믹의 열충격 수명은 5000배 이상에 달할 수 있지만 질화 알루미늄 세라믹은 약 100배에 불과하여 둘 사이에 큰 차이가 있습니다.

3, 적용 범위
질화 알루미늄 세라믹과 실리콘 질화물 세라믹의 성능 차이로 인해 각기 다른 분야에서의 응용 분야도 각기 다릅니다. 질화 알루미늄 세라믹은 높은 열전도율로 인해 전자 패키징에 이상적인 소재로 널리 사용되며 특히 전력 반도체 장치, 대규모 집적 회로, 고출력 LED 패키징 기판 및 레이저 방열판 기판에서 중요한 역할을 합니다. 한편 질화 알루미늄 세라믹은 고온 및 부식에 대한 저항성이 뛰어나 도가니, 보호 튜브, 주조 금형과 같은 고온 및 부식 방지 부품을 제조하는 데에도 사용됩니다.

실리콘 질화물 세라믹은 고강도, 높은 인성, 우수한 내마모성으로 인해 항공우주, 군사, 기계공학, 통신, 전자, 자동차, 에너지, 화학 및 생물학 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 특히 고온 구조용 세라믹 분야에서 질화규소 세라믹은 종합적인 성능이 가장 우수하고 응용 가능성이 가장 큰 신소재 중 하나입니다. 터빈 부품, 베어링 볼, 메카니컬 씰 링 등과 같은 고정밀 및 고수요 부품을 제조하는 데 사용할 수 있습니다.

4, 준비 비용
준비 비용 측면에서 실리콘 질화물 세라믹은 일반적으로 질화 알루미늄 세라믹보다 높습니다. 이는 주로 실리콘 질화물 세라믹의 핵심 재료 비용이 상대적으로 높고 준비 공정이 상대적으로 복잡하기 때문입니다. 질화규소 세라믹의 제조 공정은 제품의 품질과 성능을 보장하기 위해 소결 온도 및 분위기와 같은 요소를 정밀하게 제어해야 합니다. 질화 알루미늄 세라믹도 특정 준비 어려움이 있지만 비용은 상대적으로 낮습니다.

5, 기타 성능
위에서 언급한 주요 성능 차이 외에도 질화 알루미늄 세라믹과 질화 규소 세라믹에는 다른 측면에서도 몇 가지 차이점이 있습니다. 예를 들어 질화 알루미늄 세라믹의 열팽창 계수는 실리콘 및 갈륨 비소와 같은 재료의 열팽창 계수와 일치하므로 열팽창 계수 불일치로 인한 열 스트레스를 줄이는 데 도움이 됩니다. 반면 질화규소 세라믹은 열팽창 계수가 낮고 내산화성이 높아 고온 환경에서도 안정적으로 사용할 수 있습니다.

또한 질화 알루미늄 세라믹은 높은 저항률, 낮은 유전율 및 손실과 같은 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 우수한 절연 재료로 사용됩니다. 실리콘 질화물 세라믹은 독특한 공유 결합 구조로 인해 화학적 안정성과 내마모성이 뛰어납니다.

질화 알루미늄 세라믹과 질화 규소 세라믹은 열전도율, 기계적 강도, 적용 범위 및 제조 비용 측면에서 상당한 차이가 있습니다. 이러한 차이점을 통해 다양한 응용 분야에서 강점을 발휘하고 현대 산업 및 기술 발전에 중요한 기여를 할 수 있습니다.