سرامیک نیترید سیلیکون و نیترید سیلیکون

سرامیک های نیترید سیلیکون و نیترید سیلیکون دارای خواص فوق العاده ای در دمای بالا، مکانیکی، سایش و حرارتی هستند. آنها همچنین دارای رسانایی حرارتی متوسط، ضریب انبساط حرارتی کم، مدول الاستیک نسبتاً بالا و چقرمگی شکست غیرعادی بالا برای سرامیک هستند.

سرامیک های نیترید سیلیکون جزو سرامیک های سخت در نظر گرفته می شوند. بر خلاف سرامیک های نرم که دارای ثابت های دی الکتریک بزرگ هستند و عمدتاً در کاربردهای حسی استفاده می شوند، سرامیک های نیترید دارای رسانایی حرارتی خوب و قابلیت عایق الکتریکی بالایی هستند. این باعث می شود که ترکیباتی مانند نیترید سیلیکون (Si3N4) برای کاربردهای برق مناسب باشند.

سرامیک نیترید سیلیکون چگونه ساخته می شود 

نیترید سیلیکون با واکنش سیلیکون با نیتروژن یا کلرید سیلیکون با آمونیاک (سنتز دی ایمید) سنتز می شود. تف جوشی مستقیم در قطعات متراکم دشوار است و اکثر محصولات برای دستیابی به درجه بالایی از کیفیت، زینترینگ واکنشی، پرس گرم یا پلاسمای جرقه ای پخته می شوند.

پیوند پودرهای نیترید سیلیکون را می توان در دماهای پایین تر با افزودن مواد اضافی، مانند مواد کمکی تف جوشی، که معمولاً درجه ای از پخت فاز مایع را القا می کنند، به دست آورد. یک روش جایگزین استفاده از تف جوشی پلاسمای جرقه ای در سرامیک های نیترید سیلیکون و نیترید سیلیکون است که در آن گرمایش با عبور پالس های جریان الکتریکی از پودر فشرده شده به سرعت انجام می شود.

سرامیک نیترید سیلیکون استحکام خود را حتی در دماهای بالا حفظ می کند. آنها دارای مدول الاستیک نسبتا بالا و چقرمگی شکست بالایی برای سرامیک هستند. نیترید سیلیکون همچنین به دلیل ترکیبی از هدایت حرارتی متوسط، ضریب انبساط حرارتی کم و مدول الاستیک بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی عالی را ارائه می دهد. مزایای اضافی شامل مقاومت در برابر خوردگی در برابر بسیاری از اسیدها و قلیاها و مقاومت در برابر سایش برتر است. به دلیل خواص سایش، نیترید سیلیکون اغلب در بلبرینگ های سرامیکی استفاده می شود.

انواع و کاربردها

انواع متداول سرامیک نیترید سیلیکون و نیترید سیلیکون شامل نیترید سیلیکون باند واکنشی (RBSN) و نیترید سیلیکون فشرده داغ (HPSN) است. محصولات اضافی عبارتند از نیترید سیلیکون متخلخل (SSN) که شامل سیالون ها و نیترید سیلیکون پیوند شده با واکنش متخلخل (SRBSN) می شود.

پودرهای کاربید سیلیکون در ساخت سرامیک نیترید سیلیکون برای اجزای سایش، ابزارهای برش، قطعات موتور خودرو، یاتاقان‌های دمای بالا، صفحات مهر و موم مکانیکی، لوله‌های محافظ ترموکوپل، اجزای توربین گاز و بوته‌ها استفاده می‌شود. نیترید سیلیکون همچنین در فرآیندهای زیروگرافی و به عنوان منبع اشتعال برای وسایل گاز خانگی استفاده می شود. نیترید سیلیکون به دلیل خواص کشسانی خوب خود، همراه با سیلیکون و اکسید سیلیکون، محبوب ترین ماده برای کنسول ها - عناصر حسگر میکروسکوپ های نیروی اتمی (AFM) است.