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氮化硅陶瓷五大应用,你都了解吗?

发布时间:2020-09-27
  氮化硅陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨性能和独特的电性能,被认为是最具有应用前景的高温结构陶瓷材料之一。
  未来航空发动机的机械构造要比现有的类型更加简单,部件更少,在更高的涡轮入口温度和组件负荷下运行,其可靠性和组件寿命也要提高。涡轮材料必须在抗拉强度、蠕变阻力、耐高温腐蚀和耐冲击损伤等方面满足要求。采用热性能更好的陶瓷材料可以减少对冷却空气的需要量,并明显的提高气体温度。
  之前大型飞机的发动机主要使用镍基耐高温材料,而氮化硅材料在1000℃以上时比镍基耐热合金具有更高的强度、更好的蠕变强度和抗氧化性,且比重小,仅为耐热合金的40%,可满足未来航空发动机减轻重量,减少油耗的要求。
  氮化硅陶瓷在机械工业中可用作涡轮叶片、机械密封环、高温轴承、高速切削工具、永久性模具等。传统机械工业许多器件用的是金属材料,由于金属会被腐蚀,大大影响了这些器件的可靠性及使用寿命,而氮化硅陶瓷材料具有优异的耐磨性能、防腐性、抗高温热震性,可取代金属材料应用于机械工业领域。
  如:利用氮化硅重量轻和刚度大的特点,可用来制造滚珠轴承、它比金属轴承具有更高的精度,产生热量少,而且能在较高的温度和腐蚀性介质中操作。用氮化硅陶瓷制造的蒸汽喷嘴具有耐磨、耐热等特性,用于650℃锅炉几个月后无明显损坏,而其它耐热耐蚀合金钢喷嘴在同样条件下只能使用1-2个月。
  氮化硅陶瓷是共价化合物,其结合主要依靠原子间的共价键,制备后的材料本身具有高硬度和耐磨性。氮化硅硬度高,仅次于金刚石、立方氮化硼等少数超硬材料,且摩擦系数小,具有自润滑性。在超细微粉和食品加工行业中,氮化硅陶瓷磨介球的性能相对于传统的研磨球而言,其硬度更高,耐磨性更优越。
  随着信息技术的高速发展,集成电路的集成度越来越高,排线密度越来越大。电子封装基板若不能及时散热,大量的热会聚集在集成电路之上,最终导致其失效与损坏,因此基板的导热性能极为重要。氮化硅陶瓷是综合性能最好的结构陶瓷材料。单晶氮化硅的理论热导率可达400W·m-1以上,具有成为高导热基片的潜力,另外,其优良的力学性能和良好的高导热潜质使氮化硅陶瓷有望弥补现有氧化铝、氮化铝等基板材料的不足,在电子封装基板应用方面极具市场前景。
  氮化硅陶瓷材料具有优异的化学稳定性和优良的机械性能,在冶金工业中可用作坩埚、燃烧嘴、铝电解槽衬里等热工设备上的部件。氮化硅陶瓷具有良好的抗氧化性,抗氧化温度可高达1400℃,在1400℃以下的干燥氧化气氛中保持稳定,使用温度可达1300℃。并且氮化硅材料能够应用于急冷急热的环境中,因此其在冶金工业也有着极广泛的应用。