Nitreto de silício: o que é e onde é usado
Nitreto de silício (Si3N4) é uma das cerâmicas técnicas de mais alto desempenho em todos os grupos de óxido e não óxido. Foi desenvolvido pela primeira vez na década de 1960, quando a ciência e a engenharia dos materiais foram reconhecidas como um campo de estudo com valor comparável ao da metalurgia. O objetivo básico da maioria das pesquisas em cerâmica nos anos 60 e 70 era desenvolver materiais compactos de engenharia com alta resistência e tenacidade. O nitreto de silício teve sucesso em todas as frentes.
Nitreto de Silício - Química e Microestrutura
O nitreto de silício é uma cerâmica que existe em três fases cristalográficas distintas: α, β e γ. Ambas as fases alfa e beta de nitreto de silício são compostas por SiN tetraédrico de compartilhamento de cantos4 com ligações Si-N fortes e curtas. O resultado é uma estrutura 3D extremamente rígida de átomos de silício e nitrogênio em camadas compactas.
A microestrutura das cerâmicas de nitreto de silício é fortemente dependente do mecanismo de densificação. Normalmente, α-Si3N4 é usado como um pó inicial, uma vez que faz a transição para a fase β mais quimicamente estável quando disparado. Embora o tamanho e a forma do grão variem dependendo das propriedades do pó de partida e da presença de aditivos, β-Si3N4 normalmente consiste em grãos alongados que se interligam em uma microestrutura fortemente compactada.
Propriedades do nitreto de silício
Baixa densidade (3.17 g / cm3)
Alta tenacidade à fratura (7 MPa m1/2)
Excelente resistência à flexão (850 MPa)
Resistência excepcional ao choque térmico
Altas temperaturas máximas de operação
Principais aplicações do nitreto de silício
O nitreto de silício pode ser facilmente implantado em alguns dos ambientes de trabalho mais difíceis do mundo, devido à sua interseção única de propriedades químicas e termodinâmicas. O nitreto de silício prensado a quente oferece excelente desempenho em alta temperatura e é ideal para componentes de face de vedação em condições desafiadoras, incluindo bombas de reator de água de caldeira, bombas de reator de água pressurizada, serviço de água boratada corrosiva e dentro de rolamentos rotativos.
Os componentes da bomba compostos de nitreto de silício também são usados no setor de petróleo e gás e em toda a indústria petroquímica em geral. A integridade química do Si3N4 torna-o adequado para superfícies dentro de bombas (impulsores, eixos, vedações, etc.) que normalmente entram em contato com polpas abrasivas e fluidos corrosivos.
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