نیترید سیلیکون برای چه چیزی استفاده می شود؟

نیترید سیلیکون (SI3N4) ، که اغلب به آن گفته می شود نیترید سیلیکونی ، یک ماده سرامیکی قابل توجه است که به دلیل خاصیت استثنایی آن شناخته شده است ، و آن را در طیف گسترده ای از برنامه های پیشرفته ضروری می کند. ترکیب منحصر به فرد آن از استحکام بالا ، سختی ، چقرمگی شکستگی ، پایداری حرارتی و عدم تحرک شیمیایی آن را از بسیاری از مواد دیگر جدا می کند.

خواص کلیدی که برنامه های آن را هدایت می کند

تطبیق پذیری نیترید سیلیکون از مجموعه ویژگی های چشمگیر آن ناشی می شود:

• قدرت و سختی بالا: نیترید سیلیکون دارای خواص مکانیکی بسیار خوبی است و استحکام خود را حتی در دماهای بسیار بالا حفظ می کند. این امر آن را برای مؤلفه هایی که در معرض استرس و سایش قابل توجهی قرار دارند ، ایده آل می کند.

• ثبات حرارتی استثنایی و مقاومت در برابر شوک: این امر می تواند در برابر نوسانات شدید دما بدون تخریب مقاومت کند و آن را برای محیط های درجه حرارت بالا و برنامه های کاربردی که شامل گرمایش و سرمایش سریع است ، مناسب می کند.

• گسترش حرارتی کم: حداقل انبساط آن در هنگام گرم شدن به مقاومت در برابر شوک حرارتی عالی و پایداری ابعادی آن کمک می کند و از ترک خوردگی یا تغییر شکل در چرخه های درجه حرارت بالا جلوگیری می کند.

• مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون: نیترید سیلیکون در برابر حمله شیمیایی از اسیدها ، قلیایی ها و فلزات مذاب و همچنین اکسیداسیون در هوا بسیار مقاوم است و طول عمر آن را در محیط های شیمیایی سخت گسترش می دهد.

• عایق الکتریکی خوب: در حالی که یک سرامیک ، اشکال خاصی از نیترید سیلیکون دارای خواص عایق الکتریکی خوبی است و آن را در کاربردهای الکترونیکی خاص مفید می کند.

• سختی شکستگی بالا: در مقایسه با بسیاری از سرامیک های دیگر ، نیترید سیلیکون از چقرمگی نسبتاً بالایی برخوردار است ، به این معنی که در برابر انتشار ترک ها مقاوم تر است.

کاربردهای متنوع نیترید سیلیکون

خواص منحصر به فرد نیترید سیلیکون استفاده از آن در صنایع فراوانی را امکان پذیر می کند:

اجزای خودرو

در صنعت خودرو ، سرامیک نیترید سیلیکون برای افزایش کارآیی موتور و دوام بسیار مهم است. مقاومت بالا و مقاومت در برابر سایش آن را برای:

• شاخه های درخشش و اجزای موتور دیزل: مقاومت در برابر شوک حرارتی و مقاومت در دمای بالا به آن اجازه می دهد تا در برابر شرایط شدید در موتورهای احتراق مقاومت کند ، باعث افزایش احتراق و عملکرد کلی موتور شود.

• روتورهای توربوشارژر: طبیعت سبک و با استحکام بالا SI3N4 به توربوشارژرها اجازه می دهد تا سریعتر و کارآمدتر بچرخند و منجر به بهبود مصرف سوخت و تولید قدرت شود.

• اجزای قطار دریچه: مقاومت در برابر سایش آن اصطکاک را کاهش می دهد و طول عمر راهنماهای دریچه ، تابلوهای چرخشی و پیروان بادامک را گسترش می دهد.

صنعتی و تولیدی

SI3N4 استفاده گسترده در کاربردهای مختلف صنعتی که در آن مواد معمولی به دلیل درجه حرارت بالا ، سایش یا محیط های خورنده از بین می روند ، استفاده گسترده می کند:

• ابزارهای برش: سختی شدید و مقاومت سایش نیترید سیلیکون ، آن را به یک ماده عالی برای ابزارهای برش ، به ویژه برای ماشینکاری چدن ، سوپر آلو و سایر مواد سخت با سرعت بالا تبدیل می کند.

• یاتاقان ها: یاتاقان های نیترید سیلیکون عملکرد برتر را در محیط های پر سرعت ، درجه حرارت بالا و خورنده در مقایسه با یاتاقان های سنتی فولادی ارائه می دهند. آنها همچنین عایق غیر مغناطیسی و برقی هستند و ابزار خود را گسترش می دهند.

• نازل: مقاومت بسیار عالی فرسایش آن ، آن را برای نازل های مورد استفاده در انفجار ساینده ، خشک کردن اسپری و توزیع فلز مذاب ایده آل می کند.

• اجزای کوره: با توجه به ثبات حرارتی و مقاومت در برابر شوک حرارتی ، در قطعاتی مانند مبلمان کوره ، لوله های محافظت از ترموکوپل و غلطک ها در کوره های درجه حرارت بالا استفاده می شود.

الکترونیک و نیمه هادی ها

در بخش الکترونیک ، نیترید سیلیکونی نقش حیاتی ، در درجه اول به عنوان یک لایه دی الکتریک و انفعال بازی می کند:

• لایه های دی الکتریک: خواص عایق و پایداری شیمیایی آن ، آن را به یک ماده مهم برای لایه های دی الکتریک در خازن ها و ترانزیستورها تبدیل می کند و از نشت فعلی و تهیه انزوا الکتریکی جلوگیری می کند.

• لایه های غیرفعال: این به عنوان یک لایه محافظ نسبت به دستگاه های نیمه هادی عمل می کند و آنها را از رطوبت ، آلاینده ها و آسیب های مکانیکی محافظت می کند.

• MEMS (سیستم های میکرو الکترو مکانیکی): استحکام مکانیکی و توانایی آن در میکرو با ماشین ، آن را برای دستگاه های مختلف MEMS از جمله سنسورها و محرک ها مناسب می کند.

هوافضا و دفاع

صنایع هوافضا و دفاعی نیترید سیلیکونی به دلیل قابلیت های سبک ، با استحکام بالا و درجه حرارت بالا:

• اجزای موتور توربین: مشابه برنامه های کاربردی خودرو ، توانایی آن در مقاومت در برابر دمای شدید و استرس ، آن را برای برخی از اجزای موجود در موتورهای جت ارزشمند می کند و به دمای عملیاتی بالاتر و بهره وری بهبود یافته کمک می کند.

• رادوم موشکی: شفافیت آن به سیگنال های رادار همراه با مقاومت بالا و مقاومت در برابر شوک حرارتی آن را برای پوشش های محافظ برای سیستم های رادار روی موشک ها مناسب می کند.

آینده نیترید سیلیکون

از آنجا که صنایع همچنان مرزهای عملکرد و کارآیی را تحت فشار قرار می دهند ، تقاضا برای مواد پیشرفته مانند نیترید سیلیکونی فقط رشد خواهد کرد تحقیقات مداوم بر بهبود فرآیندهای تولید آن ، توسعه فرم های جدید کامپوزیت و کاوش در برنامه های جدید متمرکز است. ترکیبی از خواص منحصر به فرد آن ، برجستگی مداوم آن را به عنوان یک ماده مهم در توسعه فن آوری های نسل بعدی تضمین می کند. $ $