Silicon nitride kumpara sa silikon na karbida

Silicon nitride ( ${\text{Si}}_3{\text{N}}_4$ ) at Silicon Carbide ( $\text{Sic}$ ) ay dalawang advanced na ceramic material na kilala para sa kanilang mga pambihirang katangian, na ginagawa silang kailangang -kailangan sa hinihingi na mga pang -industriya na aplikasyon kung saan nabigo ang mga tradisyunal na metal at polimer. Habang ang parehong nagbabahagi ng isang base ng silikon at nag -aalok ng mahusay na pagganap sa mataas na temperatura, ang kanilang mga tiyak na komposisyon at mga istruktura ng kristal ay humantong sa mga natatanging katangian na nagdidikta sa kani -kanilang mga gamit.

Komposisyon at istraktura

Silicon nitride ay isang kemikal na tambalan ng silikon at nitrogen, karaniwang may pormula ${\text{Si}}_3{\text{N}}_4$ . Nagtatampok ito ng isang kumplikadong istraktura ng kristal, na may dalawang pangunahing form, $\alpha$ - at $\beta$ -Silicon nitride, kasama ang $\beta$ -Pagtataya na ang pinaka-karaniwan para sa mga aplikasyon ng mataas na pagganap dahil sa mga butil na tulad ng karayom ​​na lumalaban sa pagpapalaganap ng crack. Ang materyal ay synthesized sa pamamagitan ng iba't ibang mga pamamaraan, kabilang ang direktang nitridation ng silikon na pulbos o ang reaksyon ng silikon tetrachloride at ammonia.

Silicon Carbide ay isang tambalan ng silikon at carbon, na bumubuo ng isang covalent network solid. Ito ay umiiral sa maraming mga polytypes, ang pinaka -karaniwang pagkatao $\alpha$ -Sic at $\beta$ -Sic. Ang istraktura nito ay magkatulad sa brilyante, na nag -aambag sa matinding tigas. Natural na nagaganap $\text{Sic}$ ay sobrang bihirang (kilala bilang mineral moissanite), kaya ang pang -industriya na materyal ay halos ganap na sintetiko, na karaniwang ginawa sa pamamagitan ng proseso ng acheson.

Mga pangunahing katangian ng mekanikal at thermal

Ang parehong mga keramika ay nagtataglay ng mga natitirang katangian, ngunit ang isang direktang paghahambing ay nagtatampok ng mga pangunahing pagkakaiba:

The ${\text{Si}}_3{\text{N}}_4$ Ang produkto ay kilala para sa Superior fracture katigasan at Mataas na pagtutol sa thermal shock . Ang mataas na katigasan, na nangangahulugang ang materyal ay mas lumalaban sa pagkabigo ng sakuna mula sa mga panloob na bitak, ay isang makabuluhang kalamangan sa maraming iba pang mga keramika, kabilang ang $\text{Sic}$ , sa mga application na kinasasangkutan ng makabuluhang mekanikal na stress o mabilis na pagbabago ng temperatura.

Kabaligtaran, $\text{Sic}$ ay pinapahalagahan para sa matinding tigas , pangalawa lamang sa brilyante at boron nitride, at nito Pambihirang thermal conductivity . Gumagawa ang mataas na thermal conductivity $\text{Sic}$ Tamang -tama para sa pagwawaldas ng init sa mga elektronikong sangkap at aplikasyon na nangangailangan ng epektibong paglipat ng init.

Mga aplikasyon sa industriya

Ang natatanging mga katangian ng dalawang keramika na ito ay humahantong sa kanila upang mangibabaw sa iba, ngunit kung minsan ay magkakapatong, sektor:

Silicon nitride Applications

Silicon Nitride's Ang pagsasama ng mataas na lakas, mababang density, at natitirang pagtutol sa thermal shock ay ginagawang materyal na pinili para sa:

• Mga sangkap ng engine: Turbocharger rotors, glow plugs, at mga balbula sa diesel at gasolina engine, kung saan ang mataas na lakas-to-weight ratio at thermal stability ay nag-aalok ng mga nakuha sa pagganap.
• Mga Bearings: Sa high-speed, high-temperatura, at kinakaing unti-unting kapaligiran, ${\text{Si}}_3{\text{N}}_4$ Ang mga bola at roller ay higit na mataas sa bakal dahil sa kanilang mas mababang density (pagbabawas ng mga puwersa ng sentripugal) at mas mahabang buhay.
• Molten Metal Handling: Ang mga di-wetting na katangian at katatagan ng kemikal ay ginagawang mahusay para magamit sa mga crucibles, tubes, at mga sangkap ng hurno sa aluminyo at hindi ferrous na pagproseso ng metal.

Mga Aplikasyon ng Silicon Carbide

Silicon Carbide ay ginustong para sa mga aplikasyon na humihiling ng maximum na tigas, paglaban sa pagsusuot, at mataas na pamamahala ng thermal:

• Mga abrasives at paggiling: Dahil sa matinding tigas nito, malawakang ginagamit ito sa pagputol ng mga tool, paggiling gulong, at lapping pulbos.
• Power Electronics: Ang malawak na bandgap, mataas na kadaliang mapakilos ng elektron, at mataas na thermal conductivity ay ginagawang isang rebolusyonaryong materyal para sa high-power, high-frequency, at high-temperatura na semiconductors (diode, mosfets) na kritikal sa mga de-koryenteng sasakyan at solar inverters.
• Mga Elemento ng Pag -init: Ginamit sa mga pang -industriya na hurno at kilong dahil sa kakayahang mapanatili ang lakas sa napakataas na temperatura.
• Armor ng katawan: Ang mataas na tigas at mababang density ay ginagawang isang epektibong materyal para sa mga ceramic strike plate.

Sa buod, habang ang parehong silikon nitride at silikon na karbida ay kumakatawan sa pinnacle ng mga advanced na keramika, sa pangkalahatan ay napili sila batay sa mga tiyak na pamantayan sa pagganap. Silicon Nitride excels kung saan thermal shock resistance at fracture katigasan ay pinakamahalaga, samantalang Silicon Carbide ay ang malinaw na nagwagi para sa matinding tigas, paglaban sa abrasion, at pamamahala ng thermal na may mataas na lakas sa electronics. $