Kuvaus piinitridimateriaalien yhdeksästä päätuotteesta

Yhdeksän päätuotteen ominaisuutta piinitridimateriaalista

1. Koostumus ja rakenne

Piinitridin molekyylikaava on Si ₃ N ₄ , joka on kovalenttinen sidosyhdiste. Piinitridikeramiikka ovat monikiteisiä materiaaleja ja niiden kiderakenne kuuluu kuusikulmaiseen järjestelmään. Yleensä jaettu kahteen kideorientaatioon, α ja β, jotka molemmat koostuvat [SiN:stä ₄ ] ⁴ -tetraedri. β-Si ₃ N ₄ sillä on korkea symmetria ja pieni molaaritilavuus. Se on termodynaamisesti stabiili faasi suhteellisessa lämpötilassa, kun taas α-Si ₃ N ₄ on suhteellisen helppo muodostaa dynaamisesti. Korkeissa lämpötiloissa (1400℃-1800℃) α-faasi muuttuu β-tyypiksi. Tämä faasimuutos on peruuttamaton, joten α-faasi edistää sintraamista.

2. Ulkonäkö

Eri kidefaaseista saadulla piinitridillä on erilainen ulkonäkö. α-Si ₃ N ₄ on valkoista tai harmahtavanvalkoista irtovillaa tai neulamaista ja β-"Si ₃ N ₄ on väriltään tummempi ja näyttää tiheältä rakeiselta polyhedronilta tai lyhyeltä prismalta. Piinitridikeramiikan viikset ovat läpinäkyviä tai läpikuultavia, ja ulkonäkö on harmaata, siniharmaasta harmaa-mustaan, joka vaihtelee tiheyden ja suhteellisen suhteen mukaan ja sisältää myös muita värejä lisäaineista johtuen. Piinitridikeramiikan pinnalla on kiillotuksen jälkeen metallinen kiilto.

3. Tiheys ja ominaispaino

Piinitridin teoreettinen tiheys on 3100±10kg/m ³ . α-Si:n todellinen mitattu todellinen ominaispaino ₃ N ₄ on 3184kg/m ³ , ja β-Si:n todellinen ominaispaino ₃ N ₄ on 3187kg/m ³ . Piinitridikeramiikan bulkkitiheys vaihtelee suuresti prosessista riippuen, yleensä yli 80 % teoreettisesta tiheydestä, välillä 2200-3200kg/m ³ . Suurin syy tiheyseroon on huokoisuus. Reaktiosintratun piinitridin huokoisuus on yleensä noin 20 % ja tiheys 2200-2600kg/m ³ , kun taas kuumapuristetun piinitridin huokoisuus on alle 5 % ja tiheys on 3000-3200kg/m ³ .Verrattuna muihin materiaaleihin, joilla on samanlainen käyttötarkoitus, se ei ole vain tiheydeltään pienempi kuin kaikki korkean lämpötilan metalliseokset, vaan se on myös yksi alhaisemmista tiheydeltään korkean lämpötilan rakennekeramiikan joukossa.

4. Sähköeristys

Piinitridikeramiikkaa voidaan käyttää korkean lämpötilan eristysmateriaaleina, ja niiden suorituskykyindikaattorit riippuvat pääasiassa synteesimenetelmästä ja puhtaudesta. Materiaalin sisältämä nitriditön pii sekä valmistusprosessin aikana lisätyt epäpuhtaudet, kuten alkalimetallit, maa-alkalimetallit, rauta, titaani, nikkeli jne., heikentävät piinitridikeramiikan sähköisiä ominaisuuksia. Yleensä piinitridikeramiikan ominaisresistanssi kuivassa väliaineessa huoneenlämpötilassa on 1015-1016 ohmia ja dielektrisyysvakio on 9,4-9,5. Korkeissa lämpötiloissa piinitridikeramiikka säilyttää edelleen suhteellisen korkean ominaisvastusarvon. Prosessiolosuhteiden parantuessa piinitridi voi tulla yleisesti käytettyjen eristeiden joukkoon.

V. Lämpöominaisuudet

Sintratun piinitridin lämpölaajenemiskerroin on alhainen, joka on 2,53 × 10-6 / ℃, ja lämmönjohtavuus on 18,42 W / m · K. Sillä on hyvä lämpöiskun kestävyys, vain kvartsin ja mikrokiteisen lasin jälkeen. Kokeellisten raporttien mukaan reaktiosintrattu piinitridinäyte, jonka tiheys on 2500 kg/m ³ on jäähdytetty 1200 ℃:sta 20 ℃:seen, eikä se ole haljennut tuhansien lämpöjaksojen jälkeen. Piinitridikeramiikalla on hyvä lämmönkestävyys ja sitä voidaan käyttää pitkään korkeissa lämpötiloissa. Käyttölämpötila hapettavassa ilmakehässä voi olla 1400 ℃ ja käyttölämpötila neutraalissa tai pelkistävässä ilmakehässä voi olla 1850 ℃.

VI. Mekaaniset ominaisuudet

Piinitridillä on korkea mekaaninen lujuus. Yleisten kuumapuristettujen tuotteiden taivutuslujuus on 500 ~ 700 MPa, ja korkea lujuus voi olla 1000 ~ 1200 MPa; taivutuslujuus reaktiosintrauksen jälkeen on 200 MPa ja korkea lujuus voi olla 300 ~ 400 MPa. Vaikka reaktiosintrattujen tuotteiden lujuus huoneenlämpötilassa ei ole korkea, sen lujuus ei laske korkeissa lämpötiloissa 1200-1350 ℃. Piinitridillä on alhainen korkean lämpötilan viruma. Esimerkiksi reaktiosintratun piinitridin kuormitus 1200 ℃:ssa on 24 MPa ja muodonmuutos on 0,5 % 1000 tunnin jälkeen.

VII. Kitkakerroin ja itsevoitelukyky

Piinitridikeramiikan kitkakerroin on pieni, ja kitkakertoimen kasvu on myös pieni korkeissa lämpötiloissa ja suurissa nopeuksissa, mikä voi varmistaa mekanismin normaalin toiminnan. Tämä on piinitridikeramiikan huomattava etu. Kun piinitridikeramiikka alkaa kulua, liukukitkakerroin saavuttaa 1,0-1,5. Tarkkuushionnan jälkeen kitkakerroin pienenee huomattavasti ja jää alle 0,5:n. Siksi piinitridikeramiikassa katsotaan olevan itsevoitelevia ominaisuuksia. Toisin kuin grafiitti, boorinitridi ja talkki, tämän itsevoitelun tärkein syy on materiaalirakenteen kerrosrakenne. Paineessa kitkapinta hajoaa hieman ohueksi ilmakalvoksi, mikä vähentää kitkapintojen välistä liukuvastusta ja lisää kitkapinnan sileyttä. Tällä tavalla mitä suurempi kitka, sitä pienempi vastus, ja kuluminen on erityisen pientä. Jatkuvan kitkan jälkeen materiaali pyrkii vähitellen lisäämään kitkakerrointaan pinnan kulumisen tai lämpötilan nousun aiheuttaman pehmenemisen vuoksi.

VIII. Koneistettavuus

Piinitridikeramiikka voidaan työstää haluttuun muotoon, tarkkuuteen ja pintakäsittelyyn.

IX. Kemiallinen stabiilisuus

Piinitridillä on hyvät kemialliset ominaisuudet ja se kestää korroosiota kaikista epäorgaanisista hapoista paitsi fluorivetyhappoa ja natriumhydroksidiliuosta alle 25 %. Sen hapettumiskestävyyslämpötila voi saavuttaa 1400 ℃ ja sen käyttölämpötila pelkistävässä ilmakehässä voi olla 1870 ℃. Se ei kastu metalleihin (etenkään alumiininesteeseen) ja vielä enemmän ei-metalleihin.

Edellä mainituista piinitridikeramiikan fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista voidaan nähdä, että piinitridikeramiikan hyvällä suorituskyvyllä on erityinen sovellusarvo korkean lämpötilan, suuren nopeuden ja voimakkaiden syövytysaineiden työympäristössä, jota usein kohtaa nykytekniikassa. Sen merkittäviä etuja ovat:

Siinä on seuraavat kohdat:

(1) Korkea mekaaninen lujuus ja kovuus lähellä korundia. Kuumapuristetun piinitridin taivutuslujuus huonelämpötilassa voi olla jopa 780-980 MPa, jotkut ovat jopa korkeampia kuin seosteräs, ja lujuus voidaan säilyttää jopa 1200 ℃ ilman hajoamista.

(2) Mekaaninen itsevoitelu, pieni pintakitkakerroin, kulutuskestävyys, korkea kimmokerroin ja korkean lämpötilan kestävyys.

(3) Alhainen lämpölaajenemiskerroin, korkea lämmönjohtavuus ja hyvä lämpöiskun kestävyys.

(4) Pieni tiheys ja pieni ominaispaino.

(5) Korroosionkestävyys ja hapettumisenkestävyys.

(6) Hyvä sähköeristys.