وصف لأداء المنتجات الرئيسية التسعة لمواد نيتريد السيليكون

تسع ميزات المنتج الرئيسية لمواد نيتريد السيليكون

1. التكوين والهيكل

الصيغة الجزيئية لنتريد السيليكون هي Si ₃ ن ₄ ، وهو مركب رابطة تساهمية. سيراميك نيتريد السيليكون عبارة عن مواد متعددة البلورات، وينتمي هيكلها البلوري إلى النظام السداسي. تنقسم بشكل عام إلى اتجاهين بلوريين، α و β، وكلاهما يتكون من [Siن ₄ ] ⁴ -رباعي الاسطح. β-سي ₃ ن ₄ لديه تماثل عالي وحجم مولي صغير. إنها مرحلة مستقرة ديناميكيًا حراريًا عند درجة الحرارة النسبية، بينما α-Si ₃ ن ₄ من السهل نسبيا تشكيل ديناميكيا. عند درجات الحرارة العالية (1400 درجة مئوية إلى 1800 درجة مئوية)، ستخضع المرحلة α لتغيير الطور لتصبح من النوع β. هذا التغيير في الطور لا رجعة فيه، وبالتالي فإن الطور α يفضي إلى التلبيد.

2. المظهر

نيتريد السيليكون الذي يتم الحصول عليه من مراحل بلورية مختلفة له مظاهر مختلفة. α-سي ₃ ن ₄ هو صوف أبيض أو رمادي أبيض فضفاض أو يشبه الإبرة، وβ-"Si ₃ ن ₄ أغمق في اللون ويظهر على شكل متعدد السطوح الحبيبي الكثيف أو المنشور القصير. شعيرات سيراميك نيتريد السيليكون شفافة أو نصف شفافة، والمظهر رمادي، أزرق رمادي إلى رمادي أسود، والذي يختلف باختلاف الكثافة والنسبة النسبية، ويقدم أيضًا ألوانًا أخرى بسبب المواد المضافة. سطح سيراميك نيتريد السيليكون له بريق معدني بعد التلميع.

3. الكثافة والثقل النوعي

الكثافة النظرية لنتريد السيليكون هي 3100±10kg/m ³ . الثقل النوعي الحقيقي المقاس لـ α-Si ₃ ن ₄ هو 3184 كجم / م ³ والجاذبية النوعية الحقيقية لـ β-Si ₃ N ₄ هو 3187 كجم / م ³ . تختلف الكثافة الظاهرية لسيراميك نيتريد السيليكون بشكل كبير اعتمادًا على العملية، بشكل عام أكثر من 80٪ من الكثافة النظرية، وتتراوح من 2200 إلى 3200 كجم / م ³ . السبب الرئيسي لاختلاف الكثافة هو المسامية. تبلغ مسامية نيتريد السيليكون المتكلس بشكل عام حوالي 20%، وتتراوح الكثافة من 2200 إلى 2600 كجم/م ³ ، في حين أن مسامية نيتريد السيليكون المضغوط الساخن أقل من 5٪، والكثافة هي 3000 إلى 3200 كجم / م ³ بالمقارنة مع المواد الأخرى ذات الاستخدامات المماثلة، فهي ليست فقط أقل كثافة من جميع السبائك ذات درجة الحرارة العالية ولكنها أيضًا واحدة من منخفضة الكثافة بين السيراميك الإنشائي عالي الحرارة.

4. العزل الكهربائي

يمكن استخدام سيراميك نيتريد السيليكون كمواد عازلة للحرارة العالية، وتعتمد مؤشرات أدائها بشكل أساسي على طريقة التصنيع والنقاء. السيليكون الخالي من النيتريد في المادة، بالإضافة إلى الشوائب مثل المعادن القلوية، والمعادن الأرضية القلوية، والحديد، والتيتانيوم، والنيكل، وما إلى ذلك التي يتم إدخالها أثناء عملية التحضير، سوف تؤدي إلى تدهور الخواص الكهربائية لسيراميك نيتريد السيليكون. بشكل عام، المقاومة النوعية لسيراميك نيتريد السيليكون في الوسط الجاف عند درجة حرارة الغرفة هي 1015~1016 أوم، وثابت العزل الكهربائي هو 9.4~9.5. في درجات الحرارة المرتفعة، لا يزال سيراميك نيتريد السيليكون يحتفظ بقيمة مقاومة محددة عالية نسبيًا. مع تحسين ظروف العملية، يمكن أن يدخل نيتريد السيليكون في صفوف العوازل شائعة الاستخدام.

خامسا الخصائص الحرارية

معامل التمدد الحراري لنتريد السيليكون الملبد منخفض، وهو 2.53×10-6/°C، والتوصيل الحراري هو 18.42W/m·K. إنه يتمتع بمقاومة جيدة للصدمات الحرارية، ويأتي في المرتبة الثانية بعد زجاج الكوارتز والبلورات الدقيقة. وفقًا للتقارير التجريبية، تم الحصول على عينة من نيتريد السيليكون الملبد بالتفاعل بكثافة 2500 كجم/م3 ³ تم تبريده من 1200 درجة مئوية إلى 20 درجة مئوية، ولم يتشقق بعد آلاف الدورات الحرارية. يتمتع سيراميك نيتريد السيليكون بثبات حراري جيد ويمكن استخدامه لفترة طويلة في درجات حرارة عالية. يمكن أن تصل درجة حرارة الاستخدام في جو مؤكسد إلى 1400 درجة مئوية، ويمكن أن تصل درجة حرارة الاستخدام في جو محايد أو مختزل إلى 1850 درجة مئوية.

سادسا. الخصائص الميكانيكية

يتمتع نيتريد السيليكون بقوة ميكانيكية عالية. قوة الانحناء للمنتجات العامة المضغوطة على الساخن هي 500 ~ 700 ميجا باسكال، والقوة العالية يمكن أن تصل إلى 1000 ~ 1200 ميجا باسكال؛ قوة الانحناء بعد تلبيد التفاعل هي 200MPa، والقوة العالية يمكن أن تصل إلى 300~400MPa. على الرغم من أن قوة درجة حرارة الغرفة للمنتجات الملبدة بالتفاعل ليست عالية، إلا أن قوتها لا تنخفض عند درجات الحرارة العالية التي تتراوح بين 1200 إلى 1350 درجة مئوية. نيتريد السيليكون لديه زحف منخفض في درجات الحرارة العالية. على سبيل المثال، حمل نيتريد السيليكون الملبد بالتفاعل عند 1200 درجة مئوية هو 24MPa، والتشوه هو 0.5% بعد 1000 ساعة.

سابعا. معامل الاحتكاك والمداهنة الذاتية

معامل الاحتكاك لسيراميك نيتريد السيليكون صغير، والزيادة في معامل الاحتكاك صغيرة أيضًا في ظل درجات الحرارة المرتفعة وظروف السرعة العالية، والتي يمكن أن تضمن التشغيل الطبيعي للآلية. هذه ميزة بارزة لسيراميك نيتريد السيليكون. عندما يبدأ سيراميك نيتريد السيليكون في التآكل، يصل معامل الاحتكاك المنزلق إلى 1.0 إلى 1.5. بعد الطحن الدقيق، ينخفض ​​معامل الاحتكاك بشكل كبير ويبقى أقل من 0.5. ولذلك، يعتبر سيراميك نيتريد السيليكون له خصائص التشحيم الذاتي. على عكس الجرافيت ونيتريد البورون والتلك، فإن السبب الرئيسي لهذا التشحيم الذاتي يكمن في البنية الطبقية لهيكل المادة. تحت الضغط، يتحلل سطح الاحتكاك قليلا ليشكل طبقة هوائية رقيقة، مما يقلل من مقاومة الانزلاق بين أسطح الاحتكاك ويزيد من نعومة سطح الاحتكاك. بهذه الطريقة، كلما زاد الاحتكاك، قلت المقاومة، وكان التآكل صغيرًا بشكل خاص. بعد الاحتكاك المستمر، تميل المادة إلى زيادة معامل الاحتكاك تدريجياً بسبب تآكل السطح أو تليينه بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

ثامنا. القدرة على التصنيع

يمكن تشكيل سيراميك نيتريد السيليكون بالشكل المطلوب والدقة والتشطيب السطحي.

تاسعا. الاستقرار الكيميائي

يتمتع نيتريد السيليكون بخصائص كيميائية جيدة ويمكنه مقاومة التآكل الناتج عن جميع الأحماض غير العضوية باستثناء حمض الهيدروفلوريك ومحلول هيدروكسيد الصوديوم أقل من 25٪. يمكن أن تصل درجة حرارة مقاومة الأكسدة إلى 1400 درجة مئوية، ويمكن أن تصل درجة حرارة الاستخدام في الجو المختزل إلى 1870 درجة مئوية. لا يتبلل على المعادن (خاصة سائل الألومنيوم) بل وأكثر من ذلك على المعادن غير المعدنية.

من الخصائص الفيزيائية والكيميائية المذكورة أعلاه لسيراميك نيتريد السيليكون، يمكن ملاحظة أن الأداء الجيد لسيراميك نيتريد السيليكون له قيمة تطبيق خاصة لبيئة العمل ذات درجة الحرارة العالية والسرعة العالية والوسائط القوية المسببة للتآكل التي غالبًا ما تواجهها التكنولوجيا الحديثة. مزاياها البارزة هي:

وفيه النقاط التالية:

(1) قوة ميكانيكية عالية وصلابة قريبة من اكسيد الالمونيوم. يمكن أن تصل قوة ثني نيتريد السيليكون المضغوط بدرجة حرارة الغرفة إلى 780-980MPa، وبعضها أعلى حتى من سبائك الفولاذ، ويمكن الحفاظ على القوة حتى 1200 درجة مئوية دون تدهور.

(2) التشحيم الذاتي الميكانيكي، معامل الاحتكاك السطحي المنخفض، مقاومة التآكل، معامل المرونة العالي، ومقاومة درجات الحرارة العالية.

(3) معامل التمدد الحراري المنخفض، الموصلية الحرارية العالية، ومقاومة جيدة للصدمات الحرارية.

(4) كثافة منخفضة وثقل نوعي منخفض.

(5) مقاومة التآكل ومقاومة الأكسدة.

(6) العزل الكهربائي الجيد.