Silisyum Nitrür Seramik Malzemesi Nedir?

Silisyum nitrür önemli bir yapısal seramik malzemedir. Doğal kayganlık ve aşınma direncine sahip süper sert bir malzemedir. Yüksek sıcaklıklarda atomik kristal ve antioksidandır. Ayrıca termal şoka da dayanabilir. Havada 1000°C'nin üzerine ısıtıldığında hızla soğutulsa veya ısıtılsa bile parçalanmaz. Tam da silikon nitrür seramiklerinin çok iyi özelliklere sahip olmasından dolayı insanlar bunu genellikle rulmanlar, gaz türbin kanatları, mekanik contalar ve kalıp parçaları gibi mekanik parçaların üretiminde kullanırlar. Motor parçalarının ısıtma yüzeyini üretmek için yüksek sıcaklığa dayanıklı ve ısıya dayanıklı silisyum nitrür seramikler kullanılırsa, bu yalnızca dizel motorların kalitesini artırmakla ve yakıt tasarrufu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda termal verimliliği de artırır. Bu tip dizel motor Çin, Amerika Birleşik Devletleri, Japonya ve diğer ülkelerde geliştirilmiştir.

Silisyum nitrür seramik ürünlerinin hazırlanma süreci genellikle hammadde işleme, toz sentezi, toz işleme, kalıplama, yeşil gövde işleme, sinterleme ve seramik yeşil gövde işlemeden oluşur.

Silisyum nitrür seramiklerinin hazırlanma süreci türleri esas olarak sentez, kalıplama ve sinterleme yöntemleri ve sıraları ile ayırt edilir.

Seramikler için yaygın kalıplama yöntemleri arasında kuru presleme, bant dökümü, enjeksiyonlu kalıplama vb. yer alır. Kuru presleme yaygın olarak kullanılan bir kalıplama işlemidir ve cep telefonu seramik arka panelleri için ana kalıplama işlemlerinden biridir. Xiaomi MIX serisinin seramik arka kapaklarının tamamı kuru preslenmiştir. Bugün seramik kuru presleme işlemine daha yakından bakalım.

1. Kuru presleme

Kalıp presleme olarak da bilinen kuru presleme, yaygın olarak kullanılan kalıplama yöntemlerinden biridir. Kuru presleme, granülasyon sonrası iyi akışkanlığa ve uygun partikül derecesine sahip tozun metal kalıp boşluğuna yerleştirilmesi ve basınç başlığı aracılığıyla basınç uygulanması işlemidir. Basınç Kafa, kalıp boşluğunda yer değiştirme üretir, basıncı iletir ve kalıp boşluğundaki toz parçacıklarını yeniden düzenleyip deforme eder ve ardından sağlam ve şekilli bir seramik iş parçası oluşturmak üzere sıkıştırılır.

2. Kuru preslemenin proses prensibi ve etkileyen faktörler

1. Süreç prensibi

Kuru preslemenin özü, dış kuvvetin etkisi altında parçacıkların kalıp içinde birbirine yakın olması ve parçacıkların şekli korumak için iç sürtünme yardımıyla sıkı bir şekilde bağlanmasıdır. Bu iç sürtünme, birbirine yakın parçacıkların etrafındaki ince yapışkan tabakaya etki eder.

Basınç arttıkça boşluklar şekil değiştirecek, birbirlerine doğru kayacak, boşluk azalacak, temas giderek artacak ve birbirine yapışacaktır. Parçacıklar yaklaştıkça kolloid molekülleri ile parçacıklar arasındaki etkileşim güçlenir ve yeşil gövde mekanik güce sahip olur.

2. Etkileyen faktörler

Kuru preslemeyi etkileyen ana faktörler şunlardır:

Toz özellikleri: parçacık boyutu, parçacık boyutu dağılımı, akışkanlık, su içeriği vb.;

Yapıştırıcı ve yağlayıcıların seçimi;

Kalıp tasarımı;

Presleme işleminde presleme kuvveti, presleme yöntemi, presleme hızı ve bekletme süresi.

Özetle, işlenmemiş parçanın parçacık boyutu uygunsa, bağlayıcı doğru kullanılıyorsa ve presleme yöntemi makulse, kuru presleme yöntemi de nispeten ideal bir işlenmemiş yoğunluk elde edebilir.

Silisyum nitrür seramikleri

Yüksek saflıkta silikon nitrür tozunun sıcak presleme sıvısı 1700°C'de büzülmez. Silisyum nitrür için üç ana sinterleme yöntemi vardır: reaksiyon sinterlemesi, geleneksel sinterleme ve sıcak presleme sinterlemesi.

1. Reaksiyon sinterlemesi

Aşağıdaki reaksiyona dayanmaktadır: 3Si(s) 2N2(g)=Si3N4(s) Nitrürleme reaksiyonu 1100°C'de başlar ve yavaş yavaş 1420°C'ye kadar ısınır. Tüm süreç birkaç CC günü sürer. Reaksiyon ekzotermik olduğundan ısıtma hızı dikkatli bir şekilde kontrol edilmelidir. Genellikle 1400°C'nin altında ısıtılarak elde edilen ürün %15C30 gözenekliliğe sahip α- ve β-Si3N4 karışımıdır.

Silisyum nitrür seramikleri

1. Reaksiyon sinterlemesi

Avantajları: Hiçbir katkı maddesine izin verilmez Özellikler: Malzemenin mukavemeti, yüksek sıcaklıklarda önemli ölçüde azalmaz; Ürün boyutu ve şekli değişmeden kalır ve karmaşık şekilli ürünler üretilebilir; İki parçayı kaynaklamak için bunları birleştirin ve nitrürleyin. Reaksiyon sinterlemesinde ürün kalitesini etkileyen temel faktör reaksiyon sıcaklığının kontrolüdür. Üç aşamalı ısıtma yönteminden sonra fırın sıcaklığı, genellikle aşırı sıcaklık nitrürleme olarak adlandırılan silikonun erime noktasının üzerine çıkarılır.