บล็อกตำแหน่งการเชื่อมเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ที่ใช้สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้า

       บล็อกตำแหน่งการเชื่อมเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ที่ใช้สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าและเครื่องจักรสิ่งทอ

1 .คำอธิบาย:

เซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ (Si3N4) เป็นสารประกอบอโลหะอนินทรีย์ที่มีพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแรงหน่วยโครงสร้างพื้นฐานของมันคือจัตุรมุขอะตอมของซิลิคอนตั้งอยู่ที่จุดศูนย์กลางของจัตุรมุข และอะตอมของไนโตรเจนทั้งสี่อยู่ที่จุดยอดทั้งสี่ของจัตุรมุขรูปแบบของสี่จัตุรมุขที่ใช้อะตอมซิลิคอนหนึ่งอะตอมร่วมกันก่อให้เกิดโครงสร้างเครือข่ายที่ต่อเนื่องและแข็งแกร่งในพื้นที่สามมิติคุณสมบัติหลายอย่างของซิลิกอนไนไตรด์เกิดจากโครงสร้างพิเศษดังนั้นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมของไนโตรเจนและอะตอมของซิลิคอนในโครงสร้าง Si3N4 จึงมีความแข็งแรงมากในฐานะที่เป็นเซรามิกที่มีโครงสร้างอุณหภูมิสูง จึงเป็นที่รู้จักในฐานะ "แชมป์เปี้ยนรอบด้าน" ในวัสดุเซรามิก

ซิลิคอนไนไตรด์ (Si3N4) ประกอบด้วยรูปแบบผลึกสามรูปแบบ และรูปแบบผลึกทั่วไปสองรูปแบบหนึ่งคือ α-Si3N4 ผลึกคล้ายเข็ม ซึ่งมีสีขาวหรือขาวนวล และอีกอันคือ β-Si3N4 ซึ่งมีสีเข้มกว่าและเป็นเม็ดหลายเหลี่ยมหนาแน่นหรือปริซึมสั้นทั้งสองเป็นรูปหกเหลี่ยม

ลำดับการเรียงซ้อนที่ยาวขึ้นทำให้เฟส α มีความแข็งสูงกว่าเฟส βอย่างไรก็ตาม เฟส α นั้นไม่เสถียรทางเคมีเมื่อเทียบกับเฟส βดังนั้นที่อุณหภูมิสูงของเฟสของเหลว เฟส α จะเปลี่ยนเป็นเฟส β เสมอดังนั้น β-Si3N4 จึงเป็นรูปแบบหลักที่ใช้ในเซรามิกซิลิกอนไนไตรด์

2 .ลักษณะการทำงานของวัสดุซิลิกอนไนไตรด์

ก.คุณสมบัติทางกายภาพของซิลิกอนไนไตรด์:

ก.คุณสมบัติทางความร้อน: เป็นสารทนไฟที่อุณหภูมิสูงโดยไม่มีจุดหลอมเหลวมันสลายตัวที่อุณหภูมิประมาณ 1900°C ภายใต้ความดันปกติมีความต้านทานการคืบที่แข็งแกร่งภายใต้แรงกดดันสูงจุดอ่อนตัวของซิลิกอนไนไตรด์ซินเตอร์ที่ทำปฏิกิริยาโดยไม่มีสารยึดเกาะอาจสูงถึง 1,800°C;

ข.การนำความร้อนที่ดี

ค .ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนขนาดเล็ก

ง .ประสิทธิภาพการเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดี ค่าสัมประสิทธิ์ไดอิเล็กตริกขนาดเล็ก แรงดันพังทลายสูง

ข.คุณสมบัติทางเคมีของซิลิกอนไนไตรด์:

ก.ต้านทานการเกิดออกซิเดชัน: ไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในบรรยากาศแห้งที่อุณหภูมิต่ำกว่า 800 °C;

ข.ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะหลอมเหลว: ซิลิกอนไนไตรด์ไม่แทรกซึมและกัดกร่อนโลหะที่เป็นองค์ประกอบ (ยกเว้นทองแดง);

ค .ต้านทานการกัดกร่อนของกรด ด่าง และเกลือ: ละลายได้ง่ายในกรดไฮโดรฟลูออริก และไม่ได้ผลกับกรดเจือจาง

C. คุณสมบัติทางกลของซิลิกอนไนไตรด์:

ก.ความแรงของอุณหภูมิสูงเป็นสิ่งที่ดี และความแรงของอุณหภูมิสูงที่ 1200°C มีการลดทอนเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับความแรงของอุณหภูมิห้องนอกจากนี้ อัตราการคืบที่อุณหภูมิสูงยังต่ำมากสิ่งเหล่านี้ถูกกำหนดโดยธรรมชาติของพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแรง

ข.มีความแข็งสูง เป็นสองรองจากวัสดุที่แข็งมาก เช่น เพชร ลูกบาศก์ BN และ B4C

ค .ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานมีขนาดเล็กและหล่อลื่นในตัวเองซึ่งคล้ายกับพื้นผิวโลหะด้วยน้ำมัน

3 .การประยุกต์ใช้เซรามิกส์ซิลิกอนไนไตรด์

อุตสาหกรรมยานยนต์: การใช้งานหลักของซิลิกอนไนไตรด์เผาในอุตสาหกรรมยานยนต์เป็นวัสดุชิ้นส่วนเครื่องยนต์ในเครื่องยนต์ที่จุดระเบิดด้วยประกายไฟ ซิลิคอนไนไตรด์จะใช้สำหรับแผ่นกระเดื่องที่มีการสึกหรอต่ำ เทอร์โบชาร์จเจอร์เพื่อลดแรงเฉื่อยและรอบเครื่องยนต์น้อยลง และวาล์วควบคุมก๊าซเสียเพื่อเพิ่มอัตราเร่ง

ตลับลูกปืน: เมื่อเทียบกับเซรามิกอื่น ๆ เซรามิกซิลิกอนไนไตรด์มีความทนทานต่อแรงกระแทกได้ดีดังนั้น ตลับลูกปืนเม็ดกลมที่ทำจากเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์จึงถูกนำมาใช้ในตลับลูกปืนสมรรถนะสูงตัวอย่างที่เป็นตัวแทนคือการใช้ตลับลูกปืนซิลิกอนไนไตรด์ในเครื่องยนต์หลักของกระสวยอวกาศของ NASAเนื่องจากตลับลูกปืนซิลิคอนไนไตรด์มีความแข็งกว่าโลหะ จึงช่วยลดการสัมผัสกับรางตลับลูกปืนตลับลูกปืนซิลิคอนไนไตรด์สามารถพบได้ในตลับลูกปืนรถยนต์ระดับไฮเอนด์ ตลับลูกปืนอุตสาหกรรม กังหันลม มอเตอร์สปอร์ต จักรยาน โรลเลอร์สเก็ต และสเก็ตบอร์ด

วัสดุที่มีอุณหภูมิสูง: ซิลิคอนไนไตรด์ถูกใช้มานานแล้วในการใช้งานที่อุณหภูมิสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันถูกระบุว่าเป็นหนึ่งในวัสดุเซรามิกเสาหินเพียงไม่กี่ชนิดที่สามารถทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนที่รุนแรงและการไล่ระดับสีจากความร้อนที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์จรวดไฮโดรเจน/ออกซิเจน

การแพทย์: ซิลิคอนไนไตรด์มีการใช้งานเกี่ยวกับศัลยกรรมกระดูกมากมายวัสดุนี้ยังเป็นทางเลือกแทน PEEK (polyether ether ketone) และไททาเนียมที่ใช้ในอุปกรณ์เชื่อมกระดูกสันหลังเมื่อเทียบกับ PEEK และไททาเนียม พื้นผิวที่มีโครงสร้างจุลภาคชอบน้ำของซิลิกอนไนไตรด์มีส่วนช่วยให้วัสดุมีความแข็งแรง ทนทาน และเชื่อถือได้