Material

Cerámica de Nitruro de Silicio (Si₃N₄)

El nitruro de silicio (Si₃N₄) es la cerámica que elige cuando una pieza debe ser resistente, tenaz y ligera a la vez. Con una densidad de solo 3,2 g/cm³, una…

Cerámica de Nitruro de Silicio (Si₃N₄)

El nitruro de silicio (Si₃N₄) es la cerámica que elige cuando una pieza debe ser resistente, tenaz y ligera a la vez. Con una densidad de solo 3,2 g/cm³, una resistencia a la flexión de 700–900 MPa y una tenacidad a la fractura de 6–8 MPa·m^1/2, supera a la mayoría de los metales en términos de resistencia específica mientras sobrevive a choques térmicos que agrietarían la alúmina o la zirconia.

Estas propiedades explican su dominio en bolas de rodamientos híbridos, rotores de turbocompresor, álabes de turbina de gas y componentes de motores de automoción. En la industria de semiconductores aparece en manejo de obleas y pasadores de elevación donde se requieren simultáneamente rigidez, baja contaminación y capacidad de ciclado térmico.

Typical Properties

Indicative ranges — confirm grade and test conditions before design commitment.

PropertyIndicative Value
ComposiciónGas-pressure sintered silicon nitride
Densidad3.20-3.25 g/cm3
Dureza Vickers1500-1600 HV
Resistencia a la flexión700-900 MPa
Tenacidad a la fractura6-8 MPa.m1/2
Temperatura máxima de servicio1000 C (1200 C short term)
Conductividad térmica25-35 W/m.K
Expansión térmica (20-1000 C)3.2 x10-6/K
Potential Advantages

La mejor combinación de resistencia, tenacidad y baja densidad de su clase; resistencia excepcional al choque térmico; la microestructura fina permite un acabado superficial de grado rodamiento; resistente a metales no ferrosos fundidos (Al, Cu, Zn).

Design Considerations

El GPSN sinterizado a presión de gas ofrece las mejores propiedades pero es la variante más cara. El SN prensado/sinterizado puede reducir el costo para aplicaciones menos exigentes. Confirme si la aplicación implica hierro o acero fundido: el Si₃N₄ reacciona con ellos, por lo que se necesita un recubrimiento protector o un cambio de material.

Limitations & Trade-offs

Una de las cerámicas de ingeniería más costosas. Reacciona con aleaciones férreas fundidas, limitando su uso en entornos de procesamiento de acero. La conductividad térmica (25–35 W/m·K) es menor que la del SiC, por lo que no es ideal como difusor de calor.