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氮化硅陶瓷的应用

      关于氮化硅的应用,最早出现在上世纪50年代,是作为碳化硅和氧化物的粘结相应用于耐火材料,随后用于制造坩埚、热电偶管、火箭喷嘴等。上世纪60年代,随着对高温性能优良的新型材料需求的增加,氮化硅陶瓷的发展速度明显升高。目前,氮化硅材料的开发正以陶瓷与电子工业为主,不断向其它应用领域扩展。


1、氮化硅陶瓷轴承


       陶瓷轴承从1972年研制成以来,得到迅速发展。已在精密机床,汽车,航空发动机,化工仪器,超导装置等领域得到较广泛应用。作为轴承材料考虑,最基本的特性是滚动疲劳寿命,为评价各种陶瓷轴承的适用性,用陶瓷平板进行滚动寿命试验,其滚动寿命排序结果为:氧化铝<碳化硅<氧化锆<氮化硅。由此可见,在上述四种常见工程结构陶瓷中,Si3N4最适合用作轴承材料。


      氮化硅陶瓷材料应用在风电行业轴承中的情况主要分为两类:氮化硅陶瓷轴承、氮化硅陶瓷滚动体与钢制轴承底座制成的混合陶瓷轴承。氮化硅陶瓷轴承是指内外圈、滚动体采用氮化硅陶瓷材料,保持器采用不锈钢、尼龙、氧化锆、氮化硅或特定铝合金制成的轴承,其性能比混合陶瓷轴承佳。


2、航空航天领域


      航空航天领域里,对材料性能的要求十分苛刻,挑战着传统材料的极限。Si3N4因具有高温强度、良好的断裂韧性、高硬度、高介电强度、出色耐热冲击性和摩擦学性能,应用于航空航天是一个很好的选择,能确保优异的机械可靠性和耐磨性。可用于控制卫星轨道的火箭燃烧室推进器,对材料要求很苛刻。由于高温燃烧能够获得更大的推进力,所以不但要求其材料质轻,且能够承受高温。


3、汽车发动机高温部件


      汽车发动机用的Si3N4陶瓷部件包括:增压器涡轮转子,预热燃烧室,摇臂镶块,喷射器连杆,气门导管,陶瓷活塞顶,电热塞等,尤其是难度最大的陶瓷转子产品已进入某些陶瓷发动机,小型涡轮转子已进入商业化规模生产。


4、氮化硅陶瓷散热基板


     电子行业中的散热基板需要及时有效地将集成电路中各元器件的热量排出,另外,基板需要具备足够强的机械性能,以应对温度、压力等条件十分苛刻的场合。氮化硅陶瓷的热导率虽然比氮化铝、氧化铍低,但明显高于一般的结构陶瓷,基本能够满足基板的散热需求;而且,氮化硅陶瓷的强度和断裂韧性远高于其它的基板类陶瓷,是综合性能十分优越的散热基板材料,已经在高铁、电动汽车的电控系统中得到实际应用。


5、其他领域应用


      氮化硅陶瓷由于具有优良的耐高温,耐腐蚀等性能,可用于化工耐腐蚀耐磨部件,半导体工业,包括国防工业用导弹天线罩,生物医疗用陶瓷材料,核电主泵用作密封环,多晶硅还原炉用氮化硅陶瓷环,隔热盘罩,新开发的氮化硅陶瓷螺旋弹簧,不仅在1000℃温度下可保持高强度,而且具有极强的耐腐蚀性,用于特殊阀门中。

文章分类: 行业新闻
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