Paglalarawan ng siyam na pangunahing pagganap ng produkto ng mga materyales ng silicon nitride

Siyam na pangunahing tampok ng produkto ng mga materyales ng silicon nitride

1. Komposisyon at istraktura

Ang molecular formula ng silicon nitride ay Si ₃ N ₄ , na isang covalent bond compound. Ang silicone nitride ceramics ay mga polycrystalline na materyales, at ang kanilang kristal na istraktura ay kabilang sa hexagonal system. Karaniwang nahahati sa dalawang kristal na oryentasyon, α at β, na parehong binubuo ng [SiN ₄ ] ⁴ -tetrahedron. β-Si ₃ N ₄ ay may mataas na simetrya at isang maliit na dami ng molar. Ito ay isang thermodynamically stable na phase sa relatibong temperatura, habang ang α-Si ₃ N ₄ ay medyo madaling mabuo nang pabago-bago. Sa mataas na temperatura (1400℃～1800℃), ang α phase ay sasailalim sa pagbabago ng phase upang maging isang β type. Ang pagbabago ng phase na ito ay hindi maibabalik, kaya ang α phase ay kaaya-aya sa sintering.

2. Hitsura

Ang silicone nitride na nakuha mula sa iba't ibang mga phase ng kristal ay may iba't ibang hitsura. α-Si ₃ N ₄ ay puti o kulay-abo na puting maluwag na lana o parang karayom, at β-"Si ₃ N ₄ ay mas madilim ang kulay at lumilitaw bilang siksik na butil-butil na polyhedron o maikling prisma. Ang mga whisker ng silicon nitride ceramics ay transparent o translucent, at ang hitsura ay kulay abo, asul-kulay-abo hanggang kulay-abo-itim, na nag-iiba sa density at relative ratio, at nagtatanghal din ng iba pang mga kulay dahil sa mga additives. Ang ibabaw ng silicon nitride ceramics ay may metal na kinang pagkatapos ng buli.

3. Densidad at tiyak na gravity

Ang theoretical density ng silicon nitride ay 3100±10kg/m ³ . Ang aktwal na nasusukat na totoong tiyak na gravity ng α-Si ₃ N ₄ ay 3184kg/m ³ , at ang tunay na tiyak na gravity ng β-Si ₃ N ₄ ay 3187kg/m ³ . Ang bulk density ng silicon nitride ceramics ay lubhang nag-iiba depende sa proseso, sa pangkalahatan ay higit sa 80% ng theoretical density, mula 2200 hanggang 3200kg/m. ³ . Ang pangunahing dahilan para sa pagkakaiba sa density ay porosity. Ang porosity ng reaction-sintered silicon nitride ay karaniwang nasa 20%, at ang density ay 2200 hanggang 2600kg/m. ³ , habang ang porosity ng hot-pressed silicon nitride ay mas mababa sa 5%, at ang density ay 3000 hanggang 3200kg/m ³ .Kung ikukumpara sa iba pang mga materyales na may katulad na paggamit, ito ay hindi lamang mas mababa sa densidad kaysa sa lahat ng mataas na temperatura na haluang metal ngunit isa rin sa mababang densidad sa mga mataas na temperatura na structural ceramics.

4. Electrical insulation

Ang silicone nitride ceramics ay maaaring gamitin bilang high-temperature insulating materials, at ang kanilang performance indicator ay pangunahing nakadepende sa synthesis method at purity. Ang un nitrided-free na silicon sa materyal, pati na rin ang mga impurities tulad ng alkali metals, alkaline earth metals, iron, titanium, nickel, atbp. na ipinakilala sa proseso ng paghahanda, ay magpapalala sa mga electrical properties ng silicon nitride ceramics. Sa pangkalahatan, ang tiyak na pagtutol ng silicon nitride ceramics sa dry medium sa temperatura ng kuwarto ay 1015~1016 ohms, at ang dielectric constant ay 9.4~9.5. Sa mataas na temperatura, ang silicon nitride ceramics ay nagpapanatili pa rin ng medyo mataas na tiyak na halaga ng paglaban. Sa pagpapabuti ng mga kondisyon ng proseso, ang silicon nitride ay maaaring pumasok sa hanay ng mga karaniwang ginagamit na dielectrics.

V. Mga katangian ng thermal

Ang thermal expansion coefficient ng sintered silicon nitride ay mababa, na 2.53×10-6/℃, at ang thermal conductivity ay 18.42W/m·K. Ito ay may magandang thermal shock resistance, pangalawa lamang sa quartz at microcrystalline glass. Ayon sa mga pang-eksperimentong ulat, isang sample-sintered silicon nitride sample na may density na 2500kg/m ³ ay pinalamig mula 1200 ℃ hanggang 20 ℃, at hindi ito nag-crack pagkatapos ng libu-libong thermal cycle. Ang Silicon nitride ceramics ay may magandang thermal stability at maaaring gamitin sa mahabang panahon sa mataas na temperatura. Ang temperatura ng paggamit sa isang oxidizing na kapaligiran ay maaaring umabot sa 1400 ℃, at ang temperatura ng paggamit sa isang neutral o pagbabawas ng kapaligiran ay maaaring umabot sa 1850 ℃.

VI. Mga mekanikal na katangian

Ang Silicon nitride ay may mataas na mekanikal na lakas. Ang baluktot na lakas ng pangkalahatang hot-pressed na mga produkto ay 500~700MPa, at ang mataas na lakas ay maaaring umabot sa 1000~1200MPa; ang baluktot na lakas pagkatapos ng reaction sintering ay 200MPa, at ang mataas na lakas ay maaaring umabot sa 300~400MPa. Bagama't hindi mataas ang lakas ng temperatura ng silid ng mga produktong na-sinter ng reaksyon, hindi bumababa ang lakas nito sa mataas na temperatura na 1200~1350 ℃. Ang Silicon nitride ay may mababang high-temperature creep. Halimbawa, ang load ng reaction-sintered silicon nitride sa 1200 ℃ ay 24MPa, at ang deformation ay 0.5% pagkatapos ng 1000h.

VII. Friction coefficient at self-lubricity

Ang friction coefficient ng silicon nitride ceramics ay maliit, at ang pagtaas sa friction coefficient ay maliit din sa ilalim ng mataas na temperatura at high-speed na mga kondisyon, na maaaring matiyak ang normal na operasyon ng mekanismo. Ito ay isang kilalang bentahe ng silicon nitride ceramics. Kapag nagsimulang magsuot ang silicon nitride ceramics, ang sliding friction coefficient ay umabot sa 1.0 hanggang 1.5. Pagkatapos ng precision grinding, ang friction coefficient ay lubhang nabawasan at nananatili sa ibaba 0.5. Samakatuwid, ang silicon nitride ceramics ay itinuturing na may mga katangian ng self-lubricating. Hindi tulad ng graphite, boron nitride, at talc, ang pangunahing dahilan para sa self-lubrication na ito ay nakasalalay sa layered na istraktura ng materyal na istraktura. Sa ilalim ng presyon, ang ibabaw ng friction ay bahagyang nabubulok upang bumuo ng isang manipis na air film, na binabawasan ang sliding resistance sa pagitan ng mga friction surface at pinatataas ang kinis ng friction surface. Sa ganitong paraan, mas malaki ang friction, mas maliit ang resistensya, at ang pagsusuot ay partikular na maliit. Pagkatapos ng tuluy-tuloy na friction, ang materyal ay may posibilidad na unti-unting tumaas ang friction coefficient nito dahil sa pagkasira sa ibabaw o paglambot dahil sa pagtaas ng temperatura.

VIII. Machinability

Ang mga silikon nitride ceramics ay maaaring i-machine sa nais na hugis, katumpakan, at pagtatapos sa ibabaw.

IX. Katatagan ng kemikal

Ang silikon nitride ay may mahusay na mga katangian ng kemikal at maaaring labanan ang kaagnasan mula sa lahat ng mga inorganic acid maliban sa hydrofluoric acid at sodium hydroxide solution na mas mababa sa 25%. Ang temperatura ng paglaban sa oksihenasyon nito ay maaaring umabot sa 1400 ℃, at ang temperatura ng paggamit nito sa isang pagbabawas ng kapaligiran ay maaaring umabot sa 1870 ℃. Hindi ito nababasa sa mga metal (lalo na sa aluminyo na likido) at higit pa sa mga hindi metal.

Mula sa itaas na pisikal at kemikal na mga katangian ng silicon nitride ceramics, makikita na ang mahusay na pagganap ng silicon nitride ceramics ay may espesyal na halaga ng aplikasyon para sa nagtatrabaho na kapaligiran ng mataas na temperatura, mataas na bilis, at malakas na kinakaing unti-unti na media na madalas na nakatagpo sa modernong teknolohiya. Ang mga natatanging bentahe nito ay:

Ito ay may mga sumusunod na puntos:

(1) Mataas na mekanikal na lakas at tigas na malapit sa corundum. Ang lakas ng baluktot na temperatura ng silid ng hot-pressed silicon nitride ay maaaring kasing taas ng 780-980MPa, ang ilan ay mas mataas pa kaysa sa alloy steel, at ang lakas ay maaaring mapanatili hanggang 1200 ℃ nang walang degradasyon.

(2) Mechanical self-lubrication, mababang surface friction coefficient, wear resistance, mataas na elastic modulus, at high-temperature resistance.

(3) Mababang thermal expansion coefficient, mataas na thermal conductivity, at magandang thermal shock resistance.

(4) Mababang density at mababang tiyak na gravity.

(5) Corrosion resistance at oxidation resistance.

(6) Magandang electrical insulation.