เบ้าหลอมซิลิกอนไนไตรด์

ซิลิคอนไนไตรด์เป็นวัสดุเซรามิกที่ไม่ใช่ออกไซด์ขั้นสูงที่มีคุณสมบัติทางกลไกความร้อนและเคมีที่ยอดเยี่ยม:

สูตรเคมี: Si₃n₄

โครงสร้างผลึก: หกเหลี่ยม (-si₃n₄และ-si₃n₄เฟส)

ความหนาแน่น: 3.1–3.3 g/cm³

จุดหลอมเหลว: ~ 1,900 องศา (สลายตัวมากกว่าละลาย)

ความแข็ง: 15–18 เกรดเฉลี่ย (เทียบเท่ากับอลูมินา)

ความแข็งแกร่งของการดัดงอ: 600–1,200 MPa

ความเหนียวแตกหัก: 6–9 MPa ·M¹/² (สูงกว่าเซรามิกส่วนใหญ่)

โมดูลัสของ Young: 280–320 GPA

การนำความร้อน: 20–30 W/m · K

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายความร้อน: 3.2 ×10⁻⁶ /K (ต่ำคล้ายกับซิลิกอน)

ความต้านทานไฟฟ้า: ~ 10⁴Ω· cm (ฉนวนที่ยอดเยี่ยม)

ความต้านทานออกซิเดชัน: เสถียรสูงถึง 1,400 องศาในอากาศ

 ความแข็งแรงและความทนทานสูง: หนึ่งในเซรามิกโครงสร้างที่ยากที่สุดทนต่อรอยแตกและการสึกหรอ

 ความต้านทานแรงกระแทกด้วยความร้อน: การขยายตัวทางความร้อนต่ำและการนำความร้อนที่ดีป้องกันการแตกร้าวภายใต้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว

 ความต้านทานการสึกหรอและการกัดกร่อน: ทนต่อการเสียดสีกรดและโลหะหลอมเหลว (ยกเว้นกรดไฮโดรฟลูออริกและอัลคาลิสที่แข็งแรง)

 มีน้ำหนักเบา: ความหนาแน่นต่ำกว่าเหล็กทำให้มีประโยชน์ในการบินและอวกาศและยานยนต์

 ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ: ปลอดสารพิษและเหมาะสำหรับการปลูกถ่ายทางการแพทย์ (เช่นตลับลูกปืนกระดูกและข้อ)

ข้อดีของซิลิกอนไนไตรด์

✅คุณสมบัติเชิงกล: รวมความแข็งแรงสูงความแข็งและความเหนียวแตกหัก
✅เสถียรภาพทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม: ทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง (เช่นส่วนประกอบเครื่องยนต์)
✅ความเฉื่อยทางเคมี: ทนต่อการเกิดออกซิเดชันการกัดกร่อนและการสึกหรอ
✅ฉนวนไฟฟ้า: เหมาะสำหรับพื้นผิวอิเล็กทรอนิกส์และส่วนประกอบฉนวน
✅ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ: ใช้ในการปลูกถ่ายทางการแพทย์โดยไม่มีอาการไม่พึงประสงค์
✅ความหนาแน่นต่ำ: เบากว่าโลหะเช่นเหล็กเป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานที่ไวต่อน้ำหนัก