Avantajele și dezavantajele ceramicii cu nitrură de siliciu
Ceramica cu nitrură de siliciu este un material ceramic avansat compus în principal din nitrură de siliciu (Si3N4). Acest material are proprietăți fizice și chimice unice, făcându-l extrem de versatil și utilizat pe scară largă în
diverse industrii.
Avantajele ceramicii cu nitrură de siliciu (Si3N4).
1. Rezistență la temperaturi ridicate
Ceramica cu nitrură de siliciu (Si3N4) are o rezistență excelentă la temperaturi ridicate. Se descompune la aproximativ 1870°C sub presiune normală și poate rezista la oxidare până la 1400°C, cu temperaturi de utilizare practice atingând 1200°C (dincolo de care rezistența sa mecanică poate scădea). Acest lucru îl face ideal pentru medii cu temperaturi ridicate, cum ar fi aerospațiale, motoarele de automobile și alte aplicații solicitante.
2. Duritate și rezistență ridicate
Ceramica cu nitrură de siliciu prezintă o duritate a doua numai după diamant, nitrură de bor cubică și carbură de siliciu, depășind cu mult alte materiale ceramice. Rezistența sa la încovoiere la temperatura camerei poate depăși 720 MPa, comparabilă cu oțelurile aliate, iar rezistența sa rămâne stabilă până la 1200°C. Acest lucru face ca ceramica Si3N4 să fie utilizată pe scară largă în aplicații ultrafine rezistente la uzură și în mașini-unelte de tăiere.
3. Stabilitate termică
Cu un coeficient scăzut de dilatare termică și o conductivitate termică ridicată, ceramica cu nitrură de siliciu oferă o rezistență excelentă la șocuri termice. Poate suporta șocul termic de la temperatura camerei până la 1000°C fără crăpare, ceea ce îl face potrivit pentru utilizarea în bujiile incandescente pentru motoare diesel și elementele de încălzire electrică.
4. Rezistenta la coroziune
Ceramica Si3N4 este stabilă chimic și rezistentă la coroziune. Nu reacționează cu majoritatea acizilor anorganici, cu excepția acidului fluorhidric. Poate rezista la soluții alcaline cu concentrații de 30% sau mai puțin și este rezistent la multe substanțe organice. Rezistența sa la metalele topite, în special aluminiul, îl face utilizat pe scară largă în industria de turnare a aluminiului pentru componente precum tuburile de ridicare Si3N4, țevile de degazare și rotoarele.
5. Densitate scăzută
Ceramica cu nitrură de siliciu are o densitate de aproximativ 40% față de oțelul pentru rulmenți, ceea ce o face avantajoasă pentru aplicații ușoare. Acest lucru contribuie la reducerea uzurii, sporind eficiența operațională.
6. Proprietăți auto-lubrifiante
În condiții de frecare cu conținut scăzut de ulei sau uscat, ceramica cu nitrură de siliciu prezintă performanțe excepționale în reducerea frecării și uzurii. Acest lucru îl face ideal pentru aplicații în condiții dure de lubrifiere, în special în rulmenți cu bile și rulmenți fabricați din Si3N4, care au găsit o utilizare extinsă în medii extreme.
Dezavantajele ceramicii cu nitrură de siliciu (Si3N4).
1. fragilitate
În ciuda faptului că are o rezistență la rupere mai bună decât multe alte ceramice, ceramica cu nitrură de siliciu este încă fragilă. Această fragilitate îl face predispus la rupere sau spargere atunci când este supus la impact sau vibrații, limitând utilizarea sa în aplicații care necesită rezistență ridicată.
2. Greu de prelucrat
Datorită durității ridicate și rezistenței la uzură a nitrurii de siliciu, împreună cu fragilitatea acesteia, procesele de prelucrare precum tăierea și găurirea sunt dificile după ce materialul a fost format într-o ceramică. Acest lucru crește semnificativ costurile de producție.
3. Coeficient scăzut de dilatare termică
În timp ce dilatarea termică scăzută a nitrurii de siliciu contribuie la stabilitatea sa dimensională și rezistența la șoc termic, poate duce la stres de interfață atunci când este combinată cu materiale care au un coeficient de dilatare termică mai mare, cum ar fi metalele. Acest lucru poate afecta fiabilitatea generală a componentelor.
4. Conductivitate electrică slabă
Ceramica cu nitrură de siliciu este un izolator electric excelent, care este benefic în aplicațiile de izolare electrică. Cu toate acestea, în scenariile în care este necesară conductivitatea electrică, această proprietate devine o limitare.
