Siliziumnitrid: Was es ist und wo es verwendet wird
Siliziumnitrid (Si3N4) ist eine der leistungsstärksten technischen Keramiken sowohl der oxidischen als auch der nicht-oxidischen Gruppe. Es wurde erstmals in den 1960er Jahren entwickelt, als die Werkstoffwissenschaften und -technik als ein mit der Metallurgie vergleichbares Studienfach anerkannt wurde. Das grundlegende Ziel der meisten Keramikforschung in den 60er und 70er Jahren war die Entwicklung kompakter technischer Materialien mit hoher Festigkeit und Zähigkeit. Siliziumnitrid war an allen Fronten erfolgreich.
Siliziumnitrid – Chemie & Mikrostruktur
Siliziumnitrid ist eine Keramik, die in drei verschiedenen kristallographischen Phasen existiert: α, β und γ. Sowohl Alpha- als auch Beta-Phasen-Siliziumnitrid bestehen aus tetraedrischem SiN4 mit kurzen starken Bindungen. Das Ergebnis ist ein extrem steifes XNUMXD-Gerüst aus kompakt geschichteten Silizium- und Stickstoffatomen.
Die Mikrostruktur von Siliziumnitridkeramiken ist stark vom Verdichtungsmechanismus abhängig. Typischerweise wird α-Si3N4 als Ausgangspulver verwendet, da es beim Brennen in die chemisch stabilere β-Phase übergeht. Obwohl Korngröße und -form je nach den Eigenschaften des Ausgangspulvers und der Anwesenheit von Additiven variieren, β-Si3N4 besteht typischerweise aus langgestreckten Körnern, die in einer eng verdichteten Mikrostruktur ineinandergreifen.
Eigenschaften von Siliziumnitrid
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Geringe Dichte (3.17 g/cm3)
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Hohe Bruchzähigkeit (7 MPa m1 / 2)
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Ausgezeichnete Biegefestigkeit (850 MPa)
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Außergewöhnliche Temperaturwechselbeständigkeit
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Hohe maximale Betriebstemperaturen
Die wichtigsten Anwendungen von Siliziumnitrid
Siliziumnitrid kann aufgrund seiner einzigartigen Verbindung von chemischen und thermodynamischen Eigenschaften problemlos in einigen der schwierigsten Arbeitsumgebungen der Welt eingesetzt werden. Heißgepresstes Siliziumnitrid bietet eine hervorragende Hochtemperaturleistung und ist ideal für schwierige Bedingungen von Gleitringkomponenten, einschließlich Kesselwasserreaktorpumpen, Druckwasserreaktorpumpen, korrosivem Borwasser und in rotierenden Lagern.
Auch im Öl- und Gassektor sowie in der gesamten petrochemischen Industrie werden Pumpenkomponenten aus Siliziumnitrid eingesetzt. Die chemische Integrität von Si3N4 macht es geeignet für Oberflächen in Pumpen (Laufräder, Wellen, Dichtungen usw.), die regelmäßig mit abrasiven Schlämmen und korrosiven Flüssigkeiten in Kontakt kommen.
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Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der Herstellung von technischer Präzisionskeramik für "kritische Industriezweige". Wir haben ein solides Verständnis für die Komplexität der Herstellung von Siliziumnitrid-Keramik und sind gut gerüstet, um hochreines, heißgepresstes und gesintertes Si3N4 herzustellen mit minimalem Bedarf an Schleifen und Endbearbeitung nach der Produktion. Dadurch bleiben die inhärenten mechanischen Festigkeiten von Siliziumnitrid erhalten und die Langlebigkeit der Bauteile gewährleistet.
