Material

Gốm Silicon Nitride (Si₃N₄)

Silicon nitride (Si₃N₄) là loại gốm bạn chọn khi một chi tiết cần đồng thời bền, dai và nhẹ. Với khối lượng riêng chỉ 3,2 g/cm³, độ bền uốn 700–900…

Custom Precision Ceramic Parts

Silicon nitride (Si₃N₄) là loại gốm bạn chọn khi một chi tiết cần đồng thời bền, dai và nhẹ. Với khối lượng riêng chỉ 3,2 g/cm³, độ bền uốn 700–900 MPa và độ dai phá hủy 6–8 MPa·m^1/2, nó vượt đa số kim loại về độ bền riêng trong khi sống sót qua các sốc nhiệt sẽ làm nứt alumina hay zirconia.

Những đặc tính này giải thích vị thế thống trị của nó trong bi gốm lai, rôto tăng áp, cánh tua-bin khí và chi tiết động cơ ô tô. Trong công nghiệp bán dẫn, nó xuất hiện ở chốt nâng và gá xử lý wafer nơi đồng thời yêu cầu độ cứng, ít nhiễm bẩn và khả năng chịu chu trình nhiệt.

Typical Properties

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

PropertyIndicative Value
Thành phầnGas-pressure sintered silicon nitride
Khối lượng riêng3.20-3.25 g/cm3
Độ cứng Vickers1500-1600 HV
Độ bền uốn700-900 MPa
Độ dai phá hủy6-8 MPa.m1/2
Nhiệt độ làm việc tối đa1000 C (1200 C short term)
Độ dẫn nhiệt25-35 W/m.K
Hệ số giãn nở nhiệt (20-1000 C)3.2 x10-6/K
Potential Advantages

Tổ hợp tốt nhất về độ bền, độ dai và khối lượng riêng thấp; kháng sốc nhiệt đặc biệt; vi cấu trúc mịn cho phép hoàn thiện bề mặt cấp ổ bi; kháng kim loại màu nóng chảy (Al, Cu, Zn).

Design Considerations

GPSN thiêu kết áp suất khí cho đặc tính tốt nhất nhưng là biến thể đắt nhất. Dạng ép/thiêu kết SN có thể giảm chi phí cho ứng dụng ít khắt khe hơn. Cần xác nhận ứng dụng có liên quan đến gang hay thép nóng chảy không — Si₃N₄ phản ứng với chúng, nên cần lớp phủ bảo vệ hoặc đổi vật liệu.

Limitations & Trade-offs

Một trong những gốm kỹ thuật đắt hơn. Phản ứng với hợp kim sắt nóng chảy, hạn chế dùng trong môi trường luyện thép. Độ dẫn nhiệt (25–35 W/m·K) thấp hơn SiC nên không lý tưởng làm tản nhiệt.