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Conoscete le cinque principali applicazioni della ceramica al nitruro di silicio?

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applicazioni della ceramica al nitruro di silicio

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Le ceramiche al nitruro di silicio hanno resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione, resistenza all'usura e proprietà elettriche uniche e sono considerate uno dei materiali ceramici strutturali ad alta temperatura più promettenti.

Motore dell'aereo

La struttura meccanica del futuro motore aeronautico sarà più semplice rispetto al tipo esistente, con meno componenti, e funzionerà ad una temperatura di ingresso della turbina più elevata e con un carico dei componenti più elevato. Anche la sua affidabilità e la durata dei componenti saranno migliorate. I materiali delle turbine devono soddisfare i requisiti in termini di resistenza alla trazione, resistenza al creep, resistenza alla corrosione ad alta temperatura e resistenza ai danni da impatto. L'uso di materiali ceramici con migliori prestazioni termiche può ridurre la quantità di aria di raffreddamento necessaria e aumentare significativamente la temperatura del gas.

In passato, i motori degli aerei di grandi dimensioni utilizzavano principalmente materiali ad alta temperatura a base di nichel, e i materiali al nitruro di silicio hanno una maggiore resistenza, una migliore resistenza allo scorrimento e resistenza all'ossidazione rispetto alle leghe resistenti al calore a base di nichel a temperature superiori a 1000°C e hanno un piccolo peso specifico. È solo il 40% della lega resistente al calore, che può soddisfare i requisiti dei futuri motori aeronautici per ridurre il peso e il consumo di carburante.

Industria meccanica

La ceramica al nitruro di silicio può essere utilizzata come pale di turbina, anelli di tenuta meccanica, cuscinetti per alte temperature, utensili da taglio ad alta velocità, stampi permanenti, ecc. nell'industria meccanica. Molti dispositivi nell'industria meccanica tradizionale utilizzano materiali metallici. Poiché il metallo sarà corroso, l'affidabilità e la durata di questi dispositivi ne risentono notevolmente. I materiali ceramici al nitruro di silicio hanno un'eccellente resistenza all'usura, alla corrosione e agli shock termici ad alta temperatura. Possono sostituire i materiali metallici nel campo dell'industria meccanica.

Ad esempio, il nitruro di silicio può essere utilizzato per produrre cuscinetti a sfera con leggerezza ed elevata rigidità. Ha una precisione più elevata rispetto ai cuscinetti in metallo, genera meno calore e può funzionare a temperature più elevate e con fluidi corrosivi. L'ugello a vapore in ceramica di nitruro di silicio ha le caratteristiche di resistenza all'usura e resistenza al calore, e nessun danno evidente dopo essere stato usato in una caldaia a 650°C per alcuni mesi, mentre altri ugelli in acciaio legato resistente al calore e alla corrosione possono essere usati solo per 1-2 mesi nelle stesse condizioni.

Macinazione superfine

Le ceramiche al nitruro di silicio sono composti covalenti il cui legame si basa principalmente su legami covalenti tra gli atomi, e il materiale preparato stesso ha un'elevata durezza e resistenza all'usura. Il nitruro di silicio ha un'elevata durezza, seconda solo ad alcuni materiali super duri come il diamante e il nitruro di boro cubico, ed ha un basso coefficiente di attrito e proprietà autolubrificanti. Nelle industrie di trasformazione alimentare e delle polveri ultrafini, le prestazioni delle sfere di macinazione in ceramica del nitruro di silicio sono superiori a quelle delle sfere di macinazione tradizionali, con una durezza più elevata e una resistenza all'usura superiore.

Substrato ceramico

Con il rapido sviluppo della tecnologia dell'informazione, l'integrazione dei circuiti integrati è sempre più alta, e la densità di cablaggio è sempre più alta. Se il substrato del pacchetto elettronico non riesce a dissipare il calore in tempo, sul circuito integrato si accumulerà una grande quantità di calore, che alla fine porterà al suo guasto e al suo danneggiamento. Pertanto, la conducibilità termica del substrato è estremamente importante. Le ceramiche al nitruro di silicio sono materiali ceramici strutturali con le migliori prestazioni globali. La conducibilità termica teorica del singolo cristallo Si3N4 può raggiungere più di 400W- M-1, che ha il potenziale per diventare un substrato ad alta conducibilità termica. Grazie alle sue eccellenti proprietà meccaniche e all'elevato potenziale di conducibilità termica, le ceramiche Si3N4 dovrebbero compensare la carenza di ossido di alluminio, nitruro di alluminio e altri materiali di substrato esistenti, hanno una grande prospettiva di mercato nell'applicazione del substrato per l'imballaggio elettronico.

Campo metallurgico

I materiali ceramici al nitruro di silicio hanno un'eccellente stabilità chimica e ottime proprietà meccaniche. Possono essere utilizzati come componenti di apparecchiature termiche come crogioli, bruciatori, rivestimenti di celle elettrolitiche in alluminio, ecc. nell'industria metallurgica. Le ceramiche al nitruro di silicio hanno una buona resistenza all'ossidazione. La temperatura di resistenza all'ossidazione può raggiungere i 1400°C. È stabile in un'atmosfera ossidante secca al di sotto dei 1400°C, e la temperatura di utilizzo può raggiungere i 1300°C. E il materiale di nitruro di silicio può essere utilizzato nell'ambiente del freddo rapido e del calore rapido, quindi ha anche una gamma molto ampia di applicazioni nell'industria metallurgica.