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Cerâmica de Nitreto de Silício (Si₃N₄)

Nitreto de silício (Si₃N₄) é a cerâmica que você escolhe quando uma peça precisa ser forte, tenaz e leve ao mesmo tempo. Com densidade de apenas 3,2 g/cm³, resistência à…

Cerâmica de Nitreto de Silício (Si₃N₄)

Nitreto de silício (Si₃N₄) é a cerâmica que você escolhe quando uma peça precisa ser forte, tenaz e leve ao mesmo tempo. Com densidade de apenas 3,2 g/cm³, resistência à flexão de 700–900 MPa e tenacidade à fratura de 6–8 MPa·m^1/2, ele supera a maioria dos metais em base de resistência específica, sobrevivendo a choques térmicos que rachariam a alumina ou a zircônia.

Essas propriedades explicam seu domínio em esferas de rolamentos híbridos, rotores de turbocompressor, pás de turbina a gás e componentes de motor automotivo. Na indústria de semicondutores, aparece em pinos e garfos de manuseio de wafer onde rigidez, baixa contaminação e capacidade de ciclagem térmica são exigidas simultaneamente.

Typical Properties

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

PropertyIndicative Value
ComposiçãoGas-pressure sintered silicon nitride
Densidade3.20-3.25 g/cm3
Dureza Vickers1500-1600 HV
Resistência à flexão700-900 MPa
Tenacidade à fratura6-8 MPa.m1/2
Temperatura máxima de serviço1000 C (1200 C short term)
Condutividade térmica25-35 W/m.K
Expansão térmica (20-1000 C)3.2 x10-6/K
Potential Advantages

Melhor combinação de resistência, tenacidade e baixa densidade; excepcional resistência ao choque térmico; microestrutura fina permite acabamento de grau rolamento; resistente a metais não ferrosos fundidos (Al, Cu, Zn).

Design Considerations

A GPSN sinterizada a gás sob pressão confere as melhores propriedades, mas é a variante mais cara. SN prensada/sinterizada pode reduzir o custo para aplicações menos exigentes. Confirme se a aplicação envolve ferro ou aço fundido — Si₃N₄ reage com eles, sendo necessário um revestimento protetor ou troca de material.

Limitations & Trade-offs

É uma das cerâmicas de engenharia mais caras. Reage com ligas ferrosas fundidas, limitando o uso em ambientes de processamento de aço. A condutividade térmica (25–35 W/m·K) é menor que a do SiC, então não é ideal como dissipador de calor.