Material

เซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ (Si₃N₄)

ซิลิคอนไนไตรด์ (Si₃N₄) คือเซรามิกที่คุณเลือกเมื่อชิ้นส่วนต้องแข็งแรง เหนียว และเบาพร้อมกัน ด้วยความหนาแน่นเพียง 3.2 g/cm³ ความแรงดัด 700–900 MPa และความเหนียวต่อการแตกหัก 6–8 MPa·m^1/2 มันเหนือกว่าโลหะส่วนใหญ่ในความแข็งแรงจำเพาะขณะรอดพ้นแรงกระแทกความร้อนที่จะทำให้อะลูมินาหรือซิร์โคเนียร้าว คุณสมบัติเหล่านี้อธิบายตำแหน่งครอบงำของมันในลูกปืนเซรามิกไฮบริด โรเตอร์เทอร์โบ ใบพัดเทอร์ไบนก๊าซ และชิ้นส่วนเครื่องยนต์ยานยนต์ ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ มันปรากฏในหมุดยกและอุปกรณ์จับเวเฟอร์ที่ต้องการทั้งความแข็ง การปนเปื้อนต่ำ และทนวงจรความร้อน

ซิลิคอนไนไตรด์ (Si₃N₄) คือเซรามิกที่คุณเลือกเมื่อชิ้นส่วนต้องแข็งแรง เหนียว และเบาพร้อมกัน ด้วยความหนาแน่นเพียง 3.2 g/cm³ ความแรงดัด 700–900 MPa และความเหนียวต่อการแตกหัก 6–8 MPa·m^1/2 มันเหนือกว่าโลหะส่วนใหญ่ในความแข็งแรงจำเพาะขณะรอดพ้นแรงกระแทกความร้อนที่จะทำให้อะลูมินาหรือซิร์โคเนียร้าว

คุณสมบัติเหล่านี้อธิบายตำแหน่งครอบงำของมันในลูกปืนเซรามิกไฮบริด โรเตอร์เทอร์โบ ใบพัดเทอร์ไบนก๊าซ และชิ้นส่วนเครื่องยนต์ยานยนต์ ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ มันปรากฏในหมุดยกและอุปกรณ์จับเวเฟอร์ที่ต้องการทั้งความแข็ง การปนเปื้อนต่ำ และทนวงจรความร้อน

Typical Properties

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

PropertyIndicative Value
องค์ประกอบGas-pressure sintered silicon nitride
ความหนาแน่น3.20-3.25 g/cm3
ความแข็งวิกเกอร์ส1500-1600 HV
ความแรงดัด700-900 MPa
ความเหนียวต่อการแตกหัก6-8 MPa.m1/2
อุณหภูมิการใช้งานสูงสุด1000 C (1200 C short term)
การนำความร้อน25-35 W/m.K
การขยายตัวด้วยความร้อน (20-1000 C)3.2 x10-6/K
Potential Advantages

การรวมกันดีที่สุดของความแข็งแรง ความเหนียว และความหนาแน่นต่ำ ทนแรงกระแทกความร้อนพิเศษ โครงสร้างจุลภาคละเอียด允许ผิวเคลือบเกรดลูกปืน ทนโลหะไม่มีเหล็กหลอมเหลว (Al, Cu, Zn)

Design Considerations

GPSN เผาแรงดันแก๊สให้คุณสมบัติดีที่สุดแต่เป็นรูปแบบแพงที่สุด รูปแบบอัด/เผา SiN สามารถลดต้นทุนสำหรับงานที่ไม่เข้มงวด ยืนยันว่ามีงานเกี่ยวข้องกับเหล็กหล่อหรือเหล็กหลอมเหลวหรือไม่ — Si₃N₄ ทำปฏิกิริยา จึงต้องชั้นเคลือบปกป้องหรือเปลี่ยนวัสดุ

Limitations & Trade-offs

เป็นเซรามิกเทคนิคที่แพงกว่า ทำปฏิกิริยากับโลหะผสมเหล็กหลอมเหลว จำกัดการใช้ในสภาพหลอมเหล็ก การนำความร้อน (25–35 W/m·K) ต่ำกว่า SiC จึงไม่เหมาะเป็นตัวกระจายความร้อน