Breaking News
 |  | 

Inne tematy

Azotek krzemu: właściwości, produkcja i zastosowania.

img-responsive

Azotek krzemu (Si3N4) jest nietlenkowym strukturalnym materiałem ceramicznym, znanym jako ceramika azotkowa, zwykle w kolorze czarnym lub ciemnoszarym, często polerowanym w celu uzyskania gładkiej i uderzająco odblaskowej powierzchni. Popularny ze względu na wysoką odporność na wstrząsy i temperaturę, a jego typowe zastosowania obejmują obróbkę metali, zużycie przemysłowe i obróbkę stopionego metalu.

Właściwości azotku krzemu.

Niektóre azotki krzemu są bardzo porowate i dlatego mają niską gęstość i odporność na utlenianie. Przy prawidłowej obróbce azotek krzemu zapewnia dobrą twardość w ekstremalnie wysokich temperaturach, dobrą odporność na pełzanie, wysoką odporność na zużycie, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, odporność chemiczną, odporność na utlenianie i zwiększoną wytrzymałość mechaniczną.

Produkcja azotku krzemu.

Azotek krzemu jest zwykle syntetyzowany w wyniku reakcji chemicznej metalicznego krzemu i gazowego azotu. Części są starannie prasowane i spiekane dobrze opracowanymi metodami, które dają określone właściwości, a tym samym określają końcowe zastosowania.

Metody formowania różnią się w zależności od rodzaju wymaganego azotku krzemu. Każdy z nich dodaje do uzyskanego materiału określone mocne strony.

Azotek krzemu związany reakcyjnie (RBSN).

Przetwarzanie RBSN rozpoczyna się od uformowania silikonowego „ciasta” lub wypraski, które jest poddawane procesowi utwardzania powierzchni zwanego azotowaniem w temperaturze około 1450 ° C. RBSN jest bardziej porowaty (około 25% porowatości) i gorszy w porównaniu z innymi typami azotku krzemu pod względem właściwości mechanicznych, ale jest stosunkowo opłacalny i stosowany w zastosowaniach takich jak meble do pieców.

Tłoczony na gorąco azotek krzemu (HPSN).

HPSN jest wykonany z mieszanki drobnego proszku Si3N4 i topnika magnezji w grafitowej matrycy, poddawanej działaniu wysokiej temperatury i ciśnienia (zwykle do 1800 ° C i 40 MPa). Jest bardzo gęsty w porównaniu z RBSN i ma znacznie lepsze właściwości mechaniczne.

Spiekany azotek krzemu wiązany reakcyjnie (SRBSN).

SRBSN to ulepszona wersja RBSN. W celu zmniejszenia porowatości gotowego produktu do wstępnej sproszkowanej mieszanki dodaje się dodatki spiekalnicze, co daje jej możliwość spiekania (w temperaturach powyżej 1800 ° C i ciśnieniu atmosferycznym) po etapie wiązania reakcyjnego.

Spiekany azotek krzemu (SSN)

Aby wytworzyć SSN, azotek krzemu jest poddawany spiekaniu bezciśnieniowemu w temperaturze około 1750 ° C z połączeniem dodatków spiekających, takich jak tlenek magnezu, tlenek itru i tlenek glinu, aby wspomóc proces zagęszczania. Gęstość wynosi 98% przy zakresie wytrzymałości 600 – 700 MPa.

Jednak podczas procesu zagęszczania następuje skurcz do 20%. Aby przezwyciężyć ten problem, w pełni spiekane formacje są ponownie obrabiane za pomocą precyzyjnej obróbki narzędzia diamentowego, aby stopniowo ścierać nadmiar materiału, aż do uzyskania pożądanego kształtu i rozmiaru. Ponieważ jednak te elementy są z natury twarde i twarde, proces ten staje się pracochłonny i kosztowny.

Zastosowania azotku krzemu.

Ponieważ jest w stanie wytrzymać trudne warunki termiczne, mechaniczne i związane ze zużyciem, azotek krzemu wytwarza wysokiej jakości komponenty do użytku w ekstremalnie wymagających zastosowaniach.

Branża motoryzacyjna.

Największe zastosowanie azotku krzemu występuje w przemyśle motoryzacyjnym, zwłaszcza w różnych częściach podlegających zużyciu i spalaniu w silnikach tłokowych, w których dominują naprężenia w wysokich temperaturach. W silnikach wysokoprężnych azotki krzemu są stosowane w świecach żarowych (w celu skrócenia czasu rozruchu), komorach wstępnego spalania (w celu zmniejszenia emisji lub działania jako tłumik) i turbosprężarkach (w celu zmniejszenia opóźnienia silnika). Azotek krzemu jest również stosowany w popychaczach krzywkowych, podkładkach popychacza, precyzyjnych wałach i osiach.

Ceramiczne łożyska kulkowe i wałeczkowe z azotku krzemu są preferowane w stosunku do stali do zastosowań wysokotemperaturowych. Przedłuża to żywotność łożyska przy wyższych prędkościach, ponieważ miałoby lepszą odporność na korozję. Jej wyższy moduł sprężystości w porównaniu ze stalą wskazuje, że jest ona bardziej sztywna, co powoduje płynny ruch i mniej drgań na stykających się powierzchniach.

Obróbka metalu.

Azotek krzemu jest również stosowany w narzędziach do cięcia metalu do żeliwa, twardej stali i stopów na bazie niklu ze względu na jego twardość, odporność na pękanie i szok termiczny.

Zastosowania przemysłowe.

Innym zastosowaniem jest obróbka stopionego metalu – do którego często nie nadają się elementy metalowe. Przyrządy do spawania / pozycjonery, dysze natryskowe, powłoki ścian cylindrów, materiał tzm, wirnik turbiny, szyna prądowa miedziana, łopatki, rury do rakiet i pociski wykorzystują azotek krzemu ze względu na jego wytrzymałość, właściwości elektryczne i odporność na wstrząsy. Zastosowania w przemyśle odlewniczym aluminium również korzystają z dobrej odporności na korozję, odporności na szok termiczny i przewodności cieplnej azotku krzemu. Należą do nich rury grzewcze, wkładki pomp, rury wznośne i osłony termopar.

azotek-krzemu-wlasciwosci-produkcja-i-zastosowania

ABOUT THE AUTHOR