Τα ειδικά κεραμικά αναφέρονται σε μια κατηγορία κεραμικών με ειδικές μηχανικές, φυσικές ή χημικές ιδιότητες, οι πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται και η απαιτούμενη τεχνολογία παραγωγής διαφέρουν πολύ από τα συνηθισμένα κεραμικά και την ανάπτυξη. Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά και τις χρήσεις, τα ειδικά κεραμικά χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: τα δομικά κεραμικά και τα λειτουργικά κεραμικά. Μεταξύ αυτών, τα δομικά κεραμικά αναφέρονται σε κεραμικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δομικά υλικά μηχανικής, τα οποία έχουν γενικά υψηλή αντοχή, υψηλή σκληρότητα, υψηλό μέτρο ελαστικότητας, αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, αντοχή στη φθορά, αντοχή στη διάβρωση, αντίσταση στην οξείδωση, αντοχή σε θερμικό σοκ και άλλα χαρακτηριστικά.
Υπάρχουν πολλά είδη δομικών κεραμικών, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, και η κατεύθυνση εφαρμογής των πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων είναι διαφορετική, μεταξύ των οποίων τα "κεραμικά νιτριδίου πυριτίου" λόγω της ισορροπίας απόδοσης σε όλες τις πτυχές, είναι γνωστή ως η πιο εξαιρετική συνολική απόδοση σε την οικογένεια δομικών κεραμικών, και έχει ένα εξαιρετικά ευρύ φάσμα εφαρμογών.
Πλεονεκτήματα των κεραμικών νιτριδίου του πυριτίου
Το νιτρίδιο του πυριτίου (Si3N4) μπορεί να χωριστεί σε ενώσεις ομοιοπολικού δεσμού, με το 4-τετράεδρο [SiN4] ως δομική μονάδα. Οι συγκεκριμένες θέσεις των ατόμων αζώτου και πυριτίου φαίνονται από το παρακάτω σχήμα, το πυρίτιο βρίσκεται στο κέντρο του τετραέδρου και οι θέσεις των τεσσάρων κορυφών του τετραέδρου καταλαμβάνονται από άτομα αζώτου και στη συνέχεια κάθε τρία τετράεδρα μοιράζεται ένα άτομο, συνεχώς που εκτείνεται σε τρισδιάστατο χώρο. Τέλος, διαμορφώνεται η δομή του δικτύου. Πολλές από τις ιδιότητες του νιτριδίου του πυριτίου σχετίζονται με αυτήν την τετραεδρική δομή.
Υπάρχουν τρεις κρυσταλλικές δομές του νιτριδίου του πυριτίου, οι οποίες είναι οι φάσεις α, β και γ, εκ των οποίων οι φάσεις α και β είναι οι πιο κοινές μορφές νιτριδίου του πυριτίου. Επειδή τα άτομα αζώτου συνδυάζονται πολύ σταθερά, το νιτρίδιο του πυριτίου έχει καλή υψηλή αντοχή, υψηλή σκληρότητα και αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και η σκληρότητα μπορεί να φτάσει το HRA91~93. Καλή θερμική ακαμψία, μπορεί να αντέξει την υψηλή θερμοκρασία 1300~1400℃. Μικρή χημική αντίδραση με άνθρακα και μεταλλικά στοιχεία οδηγεί σε χαμηλό συντελεστή τριβής. Είναι αυτολιπαινόμενο και επομένως ανθεκτικό στη φθορά. Η αντίσταση στη διάβρωση είναι ισχυρή, εκτός από το υδροφθορικό οξύ, δεν αντιδρά με άλλα ανόργανα οξέα, η υψηλή θερμοκρασία έχει επίσης αντίσταση στην οξείδωση. Έχει επίσης καλή αντοχή στο θερμικό σοκ, απότομη ψύξη στον αέρα και στη συνέχεια απότομη θέρμανση δεν θα καταρρεύσει. Ο ερπυσμός των κεραμικών νιτριδίου του πυριτίου μειώνεται σε υψηλή θερμοκρασία και η αργή πλαστική παραμόρφωση είναι μικρή υπό τη δράση υψηλής θερμοκρασίας και σταθερού φορτίου.
Επιπλέον, τα κεραμικά νιτριδίου του πυριτίου έχουν επίσης υψηλή ειδική αντοχή, υψηλή ειδική λειτουργία, υψηλή θερμική αγωγιμότητα, εξαιρετικές ηλεκτρικές ιδιότητες και άλλα πλεονεκτήματα, επομένως έχουν ειδική αξία εφαρμογής σε ακραίο περιβάλλον όπως υψηλή θερμοκρασία, υψηλή ταχύτητα, ισχυρά διαβρωτικά μέσα και θεωρείται ένα από τα πιο πολλά υποσχόμενα δομικά κεραμικά υλικά για ανάπτυξη και εφαρμογή και συχνά γίνεται η πρώτη επιλογή σε πολλές εφαρμογές που χρειάζονται δοκιμή.
Ώρα ανάρτησης: 15 Αυγούστου 2023