氮化硅陶瓷是一种烧结时不收缩的无机材料陶瓷。氮化硅的强度很高,尤其是热压氮化硅,是世界上最坚硬的物质之一。具有高强度、低密度、耐高温等性质。
氮化硅陶瓷Si3N4的热膨胀系数低、导热率高,故其耐热冲击性极佳。热压烧结的氮化硅加热到l000℃后投入冷水中也不会破裂。在不太高的温度下,Si3N4 具有较高的强度和抗冲击性,但在1200℃以上会随使用时间的增长而出现破损,使其强度降低,在1450℃以上更易出现疲劳损坏,所以Si3N4 的使用温度一般不超过1300℃。由于Si3N4 的理论密度低,比钢和工程超耐热合金钢轻得多,所以,在那些要求材料具有高强度、低密度、耐高温等性质的地方用Si3N4 陶瓷去代替合金钢是再合适不过了。
氮化硅陶瓷的性能参数 | ||||||||
材料 | 氮化硅Si3N4 | |||||||
性能 | 单位 | |||||||
密度 | g/cm³ | 2.8 | ||||||
直线度 | ‰ | 1 | ||||||
硬度 | Mohs Scale | 9 | ||||||
吸水率 | % | 0 | ||||||
抗弯强度 | Mpa | 180 | ||||||
抗压强度 | Mpa | 650 | ||||||
最高使用温度 | ℃ | 1650 | ||||||
℃ to 800℃) 热膨胀系数 | 10-6/℃ | 5 | ||||||
断裂韧性 | MPa *m1/2 | 10 | ||||||
介电强度 | AC-kv/mm | —— | ||||||
介电损耗 | —— | <0.0001 | ||||||
介电常数 | 25º C@1MHz | 9.5 | ||||||
电阻系数 | Ω*mm2 /m | —— | ||||||
热导率 | W/m·K | 23 |
利用氮化硅陶瓷Si3N4重量轻和刚度大的特点,可用来制造滚珠轴承、它比金属轴承具有更高的精度,产生热量少,而且能在较高的温度和腐蚀性介质中操作。用Si3N4 陶瓷制造的蒸汽喷嘴具有耐磨、耐热等特性,用于650℃锅炉几个月后无明显损坏,而其它耐热耐蚀合金钢喷嘴在同样条件下只能使用1 - 2个月。以上只是Si3N4 陶瓷作为结构材料的几个应用实例,相信随着Si3N4 粉末生产、成型、烧结及加工技术的改进,其性能和可靠性将不断提高,氮化硅陶瓷将获得更加广泛的应用。
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