Silicijum nitrid – strukturalna keramika sa najboljim ukupnim performansama

Specijalna keramika se odnosi na klasu keramike sa posebnim mehaničkim, fizičkim ili hemijskim svojstvima, upotrebljenim sirovinama i potrebnom tehnologijom proizvodnje umnogome se razlikuje od obične keramike i razvoja. Prema karakteristikama i namjeni, specijalna keramika se može podijeliti u dvije kategorije: strukturalna keramika i funkcionalna keramika. Među njima, strukturalna keramika se odnosi na keramiku koja se može koristiti kao inženjerski strukturni materijali, koji općenito imaju visoku čvrstoću, visoku tvrdoću, visoki modul elastičnosti, otpornost na visoke temperature, otpornost na habanje, otpornost na koroziju, otpornost na oksidaciju, otpornost na termički udar i druge karakteristike.

Postoji mnogo vrsta strukturalne keramike, prednosti i nedostaci, a smjerovi primjene prednosti i nedostaci su različiti, među kojima je „keramika silicijum nitrida“ zbog balansa performansi u svim aspektima poznata kao najizvrsnije sveobuhvatne performanse u familiju strukturalne keramike, i ima izuzetno širok spektar primjena.

Prednosti keramike od silicijum nitrida

Silicijum nitrid (Si3N4) se može podeliti na jedinjenja kovalentne veze, sa [SiN4] 4-tetraedrom kao strukturnom jedinicom. Specifični položaji atoma dušika i silicija mogu se vidjeti sa donje slike, silicijum je u centru tetraedra, a pozicije četiri vrha tetraedra zauzimaju atomi dušika, a zatim svaka tri tetraedra dijele jedan atom, stalno prostire se u trodimenzionalnom prostoru. Konačno se formira mrežna struktura. Mnoga svojstva silicijum nitrida povezana su sa ovom tetraedarskom strukturom.

Postoje tri kristalne strukture silicijum nitrida, a to su α, β i γ faze, od kojih su α i β faze najčešći oblici silicijum nitrida. Budući da su atomi dušika vrlo čvrsto spojeni, silicijum nitrid ima dobru visoku čvrstoću, visoku tvrdoću i otpornost na visoke temperature, a tvrdoća može doseći HRA91~93; Dobra termička krutost, može izdržati visoku temperaturu od 1300 ~ 1400 ℃; Mala hemijska reakcija sa ugljeničnim i metalnim elementima dovodi do niskog koeficijenta trenja; Samopodmazujuća je i stoga otporna na habanje; Otpornost na koroziju je jaka, pored fluorovodonične kiseline, ne reaguje sa drugim anorganskim kiselinama, visoka temperatura takođe ima otpornost na oksidaciju; Također ima dobru otpornost na termalni udar, oštro hlađenje u zraku, a zatim oštro zagrijavanje neće se raspasti; Puzanje keramike od silicijum nitrida se smanjuje na visokoj temperaturi, a spora plastična deformacija je mala pod dejstvom visoke temperature i fiksnog opterećenja.

Osim toga, keramika od silicijum nitrida takođe ima visoku specifičnu čvrstoću, visok specifičan način rada, visoku toplotnu provodljivost, odlična električna svojstva i druge prednosti, tako da ima posebnu vrednost primene u ekstremnim okruženjima kao što su visoka temperatura, velika brzina, jaki korozivni mediji i smatra se jednim od najperspektivnijih strukturalnih keramičkih materijala za razvoj i primjenu, te često postaje prvi izbor u mnogim aplikacijama koje treba testirati.