Apakah seramik nitrida silikon (Si₃N₄)?

Silicon nitride (Si₃N₄) adalah seramik kejuruteraan canggih yang terkenal kerana sifat mekanikal, terma dan elektriknya yang luar biasa. Bahan nitrida silikon ini telah menjadi penyelesaian penting bagi industri yang memerlukan kekuatan tinggi, ketahanan haus, kestabilan terma, dan kebolehpercayaan dalam keadaan melampau. Terdiri daripada atom silikon dan nitrogen yang membentuk ikatan kovalen kukuh, seramik nitrida silikon menunjukkan prestasi yang jauh melebihi logam tradisional dan seramik lain, menjadikannya tidak tergantikan dalam aplikasi aeroangkasa, automotif, semikonduktor, dan perubatan.

Langkau ke

Kelebihan | Permohonan | Gred Bahan | Ciri-ciri | Kajian Kes | Pemprosesan | FAQ | Berkaitan

Seramik Silikon Nitrida - Bahan Seramik Lanjutan - Seramik Zhihao

Kelebihan Utama Bahan Nitrida Silikon

Silicon nitride mempunyai pekali pengembangan terma yang lebih rendah berbanding seramik teknikal lain, sekali gus menunjukkan ketahanan kejutan terma yang luar biasa. Kekerasannya yang cemerlang melebihi prestasi suhu tinggi kebanyakan logam, sambil juga memiliki ketahanan pengoksidaan yang sangat baik. Ini membolehkan ia menahan persekitaran aplikasi suhu tinggi dan beban tinggi yang paling mencabar.

Silicon nitride mempunyai kekerasan yang jauh melebihi keluli, mempamerkan ketahanan haus yang luar biasa menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi yang melibatkan geseran tinggi. Ini juga menjawab soalan, “Adakah silicon nitride lebih keras daripada keluli?” – ya, ia jauh lebih keras.

Seramik nitrida silikon boleh menahan turun naik suhu melampau tanpa retak atau merosot, menjadikannya sesuai untuk persekitaran suhu tinggi.

Berbeza dengan banyak logam, ia mengekalkan kekuatan mekanikal dan ketahanannya walaupun pada suhu tinggi.

Bahan nitrida silikon ini menunjukkan ketahanan luar biasa terhadap pelbagai bahan kimia korosif, termasuk asid dan logam cair.

Konduktiviti terma silikon nitrida yang rendah menjadikannya penebat terma yang sangat baik untuk pelbagai aplikasi.

Sifatnya yang ringan menawarkan kelebihan ketara dalam aplikasi di mana pengurangan berat adalah perkara utama.

Aplikasi Perindustrian Silikon Nitrida

Seramik nitrida silikon (Si₃N₄) digunakan secara meluas dalam pelbagai industri kerana kekuatan tinggi, ketahanan haus yang luar biasa, ketahanan kejutan terma yang cemerlang, dan sifat penebat elektrik yang boleh dipercayai. Berikut adalah gambaran keseluruhan tentang bidang aplikasi utama mereka:

  • Komponen enjin: Digunakan pada rotor turbo, tempat duduk injap dan cincin piston untuk meningkatkan ketahanan terhadap keausan dan memanjangkan jangka hayat.
  • Gir dan bola: Bola nitrida silikon digunakan dalam gir berkelajuan tinggi dan bermuatan tinggi, mengurangkan berat sambil meningkatkan kebolehpercayaan.

  • Komponen struktur suhu tinggiUntuk bilah turbin gas, cincin penyegel dan komponen hujung panas, mengekalkan kestabilan di bawah keadaan terma dan mekanikal yang melampau.

  • Komponen ringanKetumpatan rendahnya menjadikannya pengganti logam yang ideal, menyumbang kepada pengurangan berat keseluruhan.

  • Lapisan penebat dan filem:Nitrida silikonMemiliki indeks bias yang stabil, menjadikannya sesuai untuk digunakan sebagai bahan salutan penebat, pelindung, dan optik.

  • Substrat dan pembawa：Subsat silikon nitridaMemberi kebolehpercayaan yang tinggi untuk elektronik kuasa dan peralatan mikroelektronik.

。

  • Alat pemotong dan meterai mekanikal: Kekerasan tinggi dan ketahanan haus yang baik menjadikannya sesuai untuk pemotongan berkelajuan tinggi, cincin penyegelan dan komponen pam.
  • Perawatan haba dan metalurgi: Disebabkan ketahanannya yang sangat baik terhadap kejutan terma, ia sesuai untuk peralatan suhu tinggi, kuali peleburan, dan komponen penyokong.

  • Pemicu:Pengapian nitrida silikon digunakan dalam ketuhar gas, turbin gas dan peralatan penjanaan kuasa untuk mencapai pengapian yang boleh dipercayai.
  • Permohonan Tenaga Baharu:Tunjukkan potensi tenaga hidrogen, sel bahan api dan teknologi tenaga nuklear.

Gred semasa nitrida silikon

Zhi Hao Ceramics menawarkan pelbagai gred seramik silikon nitrida Cina untuk memenuhi keperluan kejuruteraan yang pelbagai:

Seramik Silikon Nitrida yang Disinter menggunakan Tekanan Gas (GPSN)

Gas Pressure Sintered Silicon Nitride (GPSN) Great Ceramic ialah bahan nitrida silikon berprestasi tinggi yang dihasilkan di bawah atmosfera nitrogen bersuhu tinggi dan tekanan tinggi. Berbanding dengan Hot Pressed Silicon Nitride (HPSN), proses sintering tekanan gas membolehkan sintering hampir bentuk akhir dan menghasilkan komponen bersaiz besar dengan bentuk kompleks sambil mengekalkan sifat mekanikal dan terma yang cemerlang, menjadikannya lebih meluas penggunaannya dalam aplikasi industri. GPSN terkenal dengan prestasi seimbangnya, keberkesanan kos, dan skop aplikasi yang meluas, menjadikannya salah satu jenis seramik silikon nitrida yang paling meluas digunakan pada masa ini.

Sifat Bahan

  • Kekuatan dan ketahanan tinggi: kekuatan lenturan biasanya mencapai 600–900 MPa, dengan ketahanan fraktur kira-kira 6–8 MPa·m², menunjukkan ketahanan hentakan yang sangat baik dan ketahanan keletihan mekanikal.
  • Ketahanan haba dan kestabilan terma yang cemerlang: Ia boleh digunakan secara stabil pada suhu sehingga 1000–1200°C dalam udara dan sehingga 1400–1600°C dalam gas inert. Koefisien pengembangan terma yang rendah (~3×10⁻⁶/K) dan ketahanan kejutan terma yang tinggi membolehkannya menahan kitaran terma pantas.
  • Ketahanan haus dan kakisan: Ia menunjukkan ketahanan kakisan yang sangat baik terhadap kebanyakan logam cair dan medium kimia. Kekerasan tinggi (kira-kira 15–20 GPa) menjadikannya sesuai untuk pembuatan komponen tahan haus.
  • Sifat penebat elektrik: rintangan isipadu pada suhu bilik boleh mencapai 10¹³–10¹⁴ Ω·cm, mengekalkan prestasi penebat yang stabil walaupun pada suhu yang tinggi.
  • Kecekapan kos: Berbanding silikon nitrida yang ditekan panas, proses sintering tekanan gas menawarkan kos yang lebih rendah dan kecekapan pengeluaran yang lebih tinggi, membolehkan pengeluaran besar-besaran dan pembuatan komponen berbentuk kompleks sambil mengelakkan sekatan dimensi dan bentuk yang berkaitan dengan penekanan panas.

Aplikasi tipikal

  • Jurutera Mekanikal: galas berkelajuan tinggi, gear, rotor turbin, meterai mekanikal dan komponen geseran beban tinggi lain;
  • Automotif: rotor pengecas turbo enjin diesel, injap ekzos dan penebat palam pencucuh;
  • Tenaga dan Kuasa: Komponen hujung panas untuk turbin gas dan penyokong penebat tahan haba;
  • Jurutera metalurgi dan kimia: Komponen yang bersentuhan dengan logam cair (seperti muncung aluminium) dan lapisan pelindung tahan kakisan;
  • Elektronik: substrat penebat, penyejuk haba dan dudukan komponen frekuensi tinggi.

Great Ceramic mempunyai keupayaan pemprosesan seramik nitrid silikon yang menyeluruh, menawarkan pelbagai rod dan plat seramik nitrid silikon piawai. Great Ceramic juga menyediakan rangkaian perkhidmatan pemesinan khusus untuk memenuhi keperluan pelanggan, daripada pembentukan bahagian kompleks hingga pengisaran dan pengamplasan tepat, memastikan produk kami memenuhi tuntutan ketat aplikasi industri bagi kekuatan, ketahanan haus dan kebolehpercayaan. Produk-produk ini banyak digunakan dalam galas, piston, penyegel, komponen enjin dan bahagian struktur berprestasi tinggi lain.

Seramik nitrida silikon yang ditekan panas (HPSN)

Seramik Silikon Nitrida (HPSN) yang ditekan panas oleh Great Ceramic adalah seramik struktur berketumpatan tinggi yang dihasilkan dengan menerapkan suhu tinggi dan tekanan uniaxial secara serentak. Ia mempunyai mikrostruktur padat, kecacatan minimum, dan sifat yang hampir mencapai had teori, sekali gus mempamerkan prestasi mekanikal dan terma tertinggi di kalangan semua seramik silikon nitrida. Disebabkan kerumitan dan kos tinggi proses penyediaannya, silikon nitrida yang ditekan panas terutamanya digunakan dalam aplikasi berprestasi tinggi dan khusus.

Sifat Bahan

  • Sifat mekanikal yang amat tinggi
  • Kekuatan lenturan mencapai 800 hingga 1000 MPa, jauh melebihi silikon nitrida sintered konvensional.
  • Ketahanan retakan 7–9 MPa·m¹/m², menunjukkan ketahanan hentakan yang sangat baik.
  • Kekerasan tinggi (~20 GPa) dan ketahanan haus yang sangat baik.
  • Sifat terma yang cemerlang
  • Konduktiviti terma mencapai 60–90 W/m·K, jauh lebih tinggi berbanding silikon nitrida yang disinter pada tekanan atmosfera (20–30 W/m·K).
  • Koefisien pengembangan termal yang rendah (~3×10⁻⁶/K) dan kestabilan kejutan termal yang sangat baik.
  • Dalam atmosfera inert, ia boleh digunakan secara berterusan untuk tempoh yang panjang pada suhu melebihi 1400°C.
  • Mikrostruktur padat
  • Proses penekanan panas memastikan fasa kaca minimum di sempadan butir, porositi hampir sifar, dan sifat bahan yang seragam serta stabil di seluruhnya.
  • Kekurangan dan had
  • Proses pembentukan terhad oleh acuan dan arah pemampatan, menjadikannya sukar untuk menghasilkan komponen yang besar atau berbentuk kompleks.
  • Kos pengeluaran yang tinggi menjadikannya tidak sesuai untuk penerapan secara besar-besaran.

Bidang aplikasi

  • Aerolangit: bilah turbin, muncung dan komponen panduan;
  • Ketenteraan: komponen pelindung suhu tinggi dan komposit zirah;
  • Nuklear dan Tenaga: penukar haba suhu tinggi dan komponen turbin gas;
  • Jurutera ketepatan: galas ketepatan tinggi, alat pemotong, instrumen pengukur;
  • Elektronik: Pilih substrat penebat berkuasa tinggi yang menyalurkan haba.

Seramik nitrida silikon yang ditekan panas mewakili had prestasi tertinggi dalam sistem nitrida silikon kerana sifat mekanikal dan terma mereka yang luar biasa, menjadikannya sesuai untuk komponen teras kritikal di bawah keadaan paling mencabar. Walau bagaimanapun, disebabkan dimensi pemesinan mereka yang terhad dan kos yang tinggi, seramik ini terutamanya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan prestasi tertinggi.

Sifat Utama Bahan Nitrida Silikon

Zhi Hao Ceramics menawarkan pelbagai jenis bahan nitrida silikon untuk pilihan pelanggan. Nilai di bawah mewakili ciri bahan tipikal, yang mungkin berbeza-beza bergantung kepada konfigurasi produk dan proses pembuatan. Untuk maklumat lanjut, sila hubungi kami.

Sifat mekanikal

Ciri-ciri Unit GPSN HPSN HTCSNS
Warna —— kelabu atau hitam kelabu atau hitam kelabu atau hitam
ketumpatan kilogram bagi sentimeter padu 3.2 3.3 3.25
Kekerasan gigapaskal 15 16 15
Kekuatan mampatan megapaskal 2500 3000 2500
Kekuatan lenturan megapaskal 700 900 600~800
Ketahanan retakan mega pascal meter1/2 5~7 6~8 6~7
Modulus keanjalan gigapaskal 300 300 300~320
Nisbah Poisson —— 0.25 0.28 0.25

Prestasi terma

Ciri-ciri Unit GPSN HPSN HTCSNS
Suhu operasi maksimum ℃ (tanpa beban) 1100 1300 1100
Konduktiviti terma pada 25°C Watt/(meter·kelvin) 15~20 20~25 80~100
Pemuaian termal pada 40–400°C 1× 10-6 darjah Celsius 3 3.1 3
Panas spesifik joule/kilogram·kelvin 660 650 680
Ketahanan terhadap kejutan terma ℃ (apabila diletakkan dalam air) 550 800 ——

Prestasi elektrik

Ciri-ciri Unit GPSN HPSN HTCSNS
Pemalar dielektrik 1 megahertz 6~8 8 7.8
Ketahanan dielektrik (6.35 mm) Arus ulang-alik - kilovolt setiap milimeter 15 17 ——
Rintangan isip pada suhu 25°C Ω·cm lebih 10 14 lebih 10 14 lebih 10 14
Rintangan isip pada 500°C Ω·cm lebih 10 10 lebih 10 10 lebih 10 10

Pada suhu yang agak rendah, Si₃N₄ menunjukkan kekuatan tinggi dan ketahanan impak. Walau bagaimanapun, melebihi 1200°C, ia merosot dengan penggunaan berpanjangan, menyebabkan pengurangan kekuatan. Kerosakan keletihan menjadi lebih meluas melebihi 1450°C. Oleh itu, suhu operasi bagi Si₃N₄ umumnya tidak melebihi 1300°C.

Petak bahagian nitrida silikon

Seramik nitrida silikon (Si₃N₄) amat dihargai kerana kekuatan mekanikal yang luar biasa, ketahanan retakan yang cemerlang, ketumpatan rendah, ketahanan kejutan terma yang sangat baik, dan ketahanan haus yang hebat, menjadikannya salah satu bahan paling boleh dipercayai untuk aplikasi kejuruteraan yang menuntut. Berikut adalah kes penggunaan paling biasa dan berpengaruh bagi komponen seramik nitrida silikon dalam pelbagai industri:

  • Gandar bola tepat
  • Elemen bergolek dan lorong galas
  • Bilah turbin dan komponen enjin
  • Alat pemotong dan sisipan tahan haus
  • Muncung untuk logam cair dan pemprosesan kimia
  • Pumpun Plunger dan Perhimpunan Katup
  • Rotor dan poros mekanikal berkelajuan tinggi
  • Peralatan pemprosesan semikonduktor dan substrat
  • Penukar haba dan komponen pengurusan terma
  • Pemicu dan elemen pemanas
  • Segel mekanikal tersuai dan bushing

Pemprosesan seramik nitrida silikon

Seramik nitrid silikon (Si₃N₄) tergolong antara seramik industri paling keras, memerlukan teknik pemesinan canggih untuk mencapai geometri yang tepat. Zhihao Ceramics memiliki keupayaan pemesinan nitrid silikon terkemuka dalam industri, menghasilkan keputusan pemesinan yang tepat, tahan lama dan konsisten untuk aplikasi yang kritikal.

Kami menggunakan pengamplasan berlian, pemesinan CNC berbilang paksi, pelapisan tepat dan teknik pengilat ultra-halus untuk mencapai toleransi pada tahap mikrometer dan kemasan permukaan yang luar biasa. Keupayaan kami menyokong komponen berprestasi tinggi termasuk rod seramik nitrida silikon, bola galas tepat, substrat dan komponen turbin.

Selain itu, kami menyediakan perkhidmatan metalizasi, penyolderan, pemasangan dan rawatan permukaan, membolehkan integrasi lancar bahan nitrid silikon ke dalam sistem canggih. Sebagai pengeluar seramik nitrid silikon terkemuka di China, kami menggabungkan teknologi termaju dengan kepakaran mendalam untuk menyediakan penyelesaian seramik tersuai berkualiti tinggi bagi pasaran global.

Pengisaran dan pemesinan CNC

Pemesinan CNC, pembentukan dan penggilingan, dengan toleransi sehingga tahap mikrometer.

Pengisaran dan pengamplasan

Pengamplasan permukaan menghasilkan permukaan yang licin dan kemasan gred optik.

Pemprosesan laser substrat seramik

Pemotongan laser seramik

Pengeboran dan pemotongan laser untuk geometri kompleks.

Perkakasan Sambungan Brazing Logam dan Seramik - 600x600

Pemetalan dan pengelasan

Pemetalan untuk penyolderan seramik ke logam (Mo/Mn, W).

FAQ

Ya, silikon nitrida adalah seramik teknikal canggih yang terdiri daripada atom silikon dan nitrogen (Si₃N₄), menampilkan struktur ikatan kovalen yang kuat yang memberikannya sifat mekanikal dan termal yang luar biasa.

Tidak, silikon nitrida adalah bahan seramik, bukan logam. Ia tidak mengandungi ikatan logam, walaupun ia mungkin mengandungi unsur logam jejak sebagai pembantu penyinteran.

Silicon nitrida adalah penebat elektrik yang sangat baik, mempamerkan rintangan isipadu melebihi 10¹⁴ Ω·cm walaupun pada suhu tinggi.

Bola nitrida silikon terutamanya digunakan dalam galas tepat untuk aplikasi berkelajuan tinggi, seperti poros alat mesin, alat tangan pergigian, sistem aeroangkasa, dan aplikasi automotif berprestasi tinggi. Berbanding bola keluli, bola nitrida silikon menawarkan ketahanan haus yang unggul, ketumpatan rendah, dan sifat penebat elektrik.

Silicon nitride (Si₃N₄) adalah bahan seramik kejuruteraan canggih yang terkenal kerana kekuatan luar biasa, ketahanan retakan, ketahanan kejutan terma dan ketahanan haus dalam aplikasi yang menuntut.

Silicon nitride mempunyai pelbagai aplikasi, termasuk galas, alat pemotong, komponen pemprosesan semikonduktor, bahagian enjin automotif, implan perubatan, dan substrat elektronik.

Bola nitrida silikon biasanya dihasilkan melalui proses termasuk penyediaan serbuk, pembentukan, sintering suhu tinggi (sering menggunakan bahan bantu sintering), serta pengamplasan dan pengilapan tepat untuk mencapai kesfera dan kemasan permukaan.

Walaupun artikel ini memfokuskan pada komponen struktur, pemicu silikon nitrida menggunakan ketahanan kejutan terma yang cemerlang dan sifat penebat elektrik bahan tersebut untuk menahan kitaran pemanasan dan penyejukan berulang.

Tidak, silikon nitrida terutamanya digunakan sebagai penebat dalam aplikasi elektronik, walaupun sifat bahan menjadikannya sesuai digunakan sebagai lapisan dielektrik dalam peranti semikonduktor.

Silicon nitride terutamanya dicirikan oleh ikatan kovalen antara atom silikon dan nitrogen, yang menyumbang kepada kekuatan, kekerasan dan kestabilan terma yang tinggi.

Kekerasan Vickers seramik nitrida silikon biasanya antara 14 dan 18 GPa (kira-kira 1500–1800 HV), bergantung kepada proses pembuatan dan komposisi bahan tambahan.

Ya, silikon nitrida jauh lebih keras daripada keluli. Dengan kekerasan Vickers 14–18 GPa, silikon nitrida jauh melebihi kekerasan tipikal keluli, iaitu hanya 2–3 GPa.

Walaupun mempunyai banyak kelebihan, silikon nitrida juga menghadapi beberapa keterbatasan: ia agak rapuh, memerlukan pengelakan daripada hentakan tajam atau tumpuan tegasan; kos pemesinan adalah tinggi, memerlukan pemprosesan tepat dengan alat berlian; dan pengikatannya pada komponen logam memerlukan teknik kimpalan khusus atau penguncian mekanikal.

Produk berkaitan

Nitrida aluminium

Nitrida aluminium

Seramik boron nitrida lanjutan

boron nitrida

Zhi Hao Ceramics - Seramik Lanjutan - Seramik Oksida Aluminium

Seramik oksida aluminium

Pakar Pembuatan Seramik Lanjutan

Mengapa memilih nitrida silikon Zhihao Ceramics?

  • Kinerja tinggi: Seramik Si₃N₄ yang direka menawarkan ketahanan, kekuatan dan ketahanan terhadap kejutan termal yang tiada tandingannya.
  • Penyelesaian tersuai: daripada bola silikon nitrida piawai hingga komponen kompleks yang direka dengan ketepatan tinggi.
  • Teknik pemesinan lanjutan: pengamplasan CNC berbilang paksi dan alat berlian, mencapai ketepatan pada tahap mikrometer.
  • Pengesahan kualiti yang ketat: Pengujian menyeluruh memastikan setiap lot memenuhi piawaian antarabangsa.
  • Sokongan perkhidmatan menyeluruh: daripada reka bentuk dan pemilihan bahan hingga metalisasi, penyolderan dan pemasangan.

Hari ini Hubungi Kami