Bakit Pinapalitan ng Silicon Nitride ang Steel sa High-Performance Engineering- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Mga Pangunahing Katangian ng Silicon Nitride (Si3N4)

Silicon Nitride ay isang high-performance na teknikal na ceramic na nailalarawan sa natatanging kumbinasyon ng mga katangian ng thermal, mekanikal, at elektrikal. Hindi tulad ng maraming iba pang mga keramika na malutong sa ilalim ng thermal stress, ipinagmamalaki ng Silicon Nitride ang napakababang koepisyent ng thermal expansion at mataas na tibay ng bali. Ginagawa nitong kakaibang lumalaban sa thermal shock, na nagbibigay-daan dito na makatiis ng mabilis na pagbabagu-bago ng temperatura nang walang pag-crack. Sa kemikal, ito ay binubuo ng silicon at nitrogen na nakaayos sa isang covalent bond structure, na nagreresulta sa isang materyal na halos kasing tigas ng brilyante habang nananatiling mas magaan kaysa sa mga high-strength steel alloys.

Mga Katangiang Pisikal at Thermal

Ari-arian	Karaniwang Halaga
Densidad	3.2 - 3.5 g/cm³
Katigasan (Vickers)	1400 - 1600 HV
Thermal Conductivity	20 - 30 W/m·K
Max Operating Temp	Hanggang 1200°C

Mga Proseso ng Paggawa at Mga Grado ng Materyal

Ang pagganap ng Silicon Nitride ay lubos na nakadepende sa paraan na ginamit upang synthesize at densify ang powder. Dahil ang materyal ay hindi natutunaw, dapat itong mabuo sa pamamagitan ng mga proseso ng sintering. Ang Reaction Bonded Silicon Nitride (RBSN) ay nilikha sa pamamagitan ng nitriding ng isang silicon powder compact, na nagreresulta sa mahusay na dimensional na katatagan ngunit mas mataas na porosity. Sa kabaligtaran, ang Gas Pressured Sintered Silicon Nitride (GPSSN) at Hot Pressed Silicon Nitride (HPSN) ay gumagamit ng mataas na presyon at temperatura upang makamit ang malapit-teoretikal na density, na nag-aalok ng pinakamataas na lakas ng makina para sa hinihingi na mga aplikasyon ng aerospace at automotive.

Sintered Silicon Nitride (SSN): Gumagamit ng mga additives upang mapadali ang densification sa mataas na temperatura.
Hot Isostatic Pressed (HIP-SN): Tinatanggal ang mga panloob na micro-voids para sa maximum na paglaban sa pagkapagod.
Reaction Bonded (RBSN): Pinakamahusay para sa mga kumplikadong hugis kung saan kinakailangan ang mahigpit na pagpapaubaya nang walang machining.

Mga Pang-industriya na Aplikasyon at Mga Pakinabang sa Engineering

Sa sektor ng automotive at aerospace, ang Silicon Nitride ay ang gold standard para sa high-speed bearing components. Ang mga ceramic ball bearings na ginawa mula sa Si3N4 ay 40% na mas magaan kaysa sa bakal, gumagawa ng mas kaunting friction, at maaaring gumana nang walang lubrication para sa maikling panahon, na kritikal para sa mga emergency na sitwasyon sa mga jet engine. Higit pa rito, ang mga di-magnetic at electrically insulating na mga katangian nito ay ginagawa itong perpekto para sa paggamit sa mga kagamitan sa paggawa ng semiconductor at mga medikal na implant, kung saan dapat iwasan ang interference sa magnetic resonance imaging (MRI) o mga electrical circuit.

Mga Pangunahing Benepisyo sa Extreme Environment

Corrosion Resistance: Hindi tinatablan ng karamihan sa mga acid at alkaline na solusyon sa temperatura ng kuwarto.
Wear Resistance: Superior longevity sa abrasive environment kumpara sa tungsten carbide.
High Stiffness: Nagbibigay ng mahusay na structural rigidity na may Young's Modulus na humigit-kumulang 310 GPa.

Mga Pagsasaalang-alang sa Disenyo para sa Mga Bahagi ng Silicon Nitride

Kapag nagdidisenyo gamit ang Silicon Nitride, dapat isaalang-alang ng mga inhinyero ang kakulangan ng ductility ng materyal. Bagama't ito ay hindi kapani-paniwalang malakas sa compression, ito ay sensitibo sa point loading at tensyon. Upang i-maximize ang habang-buhay ng mga ceramic na bahagi, ito ay mahalaga upang maiwasan ang matutulis na panloob na sulok at gamitin ang mapagbigay na radii upang ipamahagi ang stress. Bukod pa rito, dahil ang Silicon Nitride ay mahirap i-machine pagkatapos ng sintering, ang mga bahagi ay dapat na idinisenyo nang malapit sa "net-shape" hangga't maaari, o dinugtungan gamit ang diamond-tipped tooling upang makamit ang mga huling tolerance. Ang wastong pagsasama ay kadalasang nagsasangkot ng paggamit ng mga shrink-fits o mga espesyal na pandikit upang itali ang ceramic sa mga metal na housing.