Rodo di nitruro di silicio per la produzione di tubi ceramici avanzati e rulli portanti
1. Descrizioni:
La canna del nitruro di silicio è un materiale ceramico comunemente utilizzato nell'industria metallurgica a causa delle prestazioni uniformi ad alta temperatura.La bacchetta di nitruro di silicio ha un'eccellente resistenza agli urti termici a causa della microstrutturaLa resistenza al sollevamento e all'ossidazione del Si3N4 è anche superiore.La sua bassa conduttività termica e la sua elevata resistenza all'usura lo rendono anche un materiale eccezionale in grado di resistere alle condizioni della maggior parte delle applicazioni industriali..
Esistono 5 metodi diversi per produrre la canna di saldatura al nitruro di silicio, tra cui SRBSN, GPSN, HPSN, HIP-SN e RBSN, rendono leggermente diversa l'applicazione e il materiale di lavoro.In questi 5 metodi di produzione, il GPSN è più comunemente utilizzato per produrre componenti di nitruro di silicio.
L'impiego di rulli ceramici nei cuscinetti era originariamente destinato a soddisfare i severi requisiti operativi delle turbine a gas avanzate.motore e generatore e altri campi di varie applicazioni, accelerare l'applicazione dello sviluppo di carrozzerie in ceramica.
I cuscinetti ibridi con rulli in ceramica sono utilizzati in molte applicazioni difficili.sono già utilizzati in gran numero.
Caratteristiche del rullo ceramico al nitruro di silicio:
di una lunghezza di 20 mm o più ma non superiore a 50 mm,
La sfera ceramica al nitruro di silicio ha una serie di materiali metallici quali alta resistenza ceramica, buona resistenza all'usura, alta rigidità, resistenza alla corrosione, resistenza alle alte temperature,isolamento elettricoIl materiale è diventato il primo materiale di cuscinetto ceramico.
Le caratteristiche della ceramica del nitruro di silicone sono le seguenti:
1. Alta rigidità, alta resistenza e alta durezza.
2Forte resistenza alla corrosione, può essere utilizzato in acidi forti e alcali forti.
3Le sfere in ceramica a nitruro di silicio, resistenti alle alte temperature, possono essere utilizzate normalmente in ambiente a 1000 °C.
4Isolamento non magnetico ed elettrico.
5. bassa densità (3,26 g/cm3), circa il 60% più leggera della palla d'acciaio, riducendo l'usura e il rumore.
6Il basso coefficiente di espansione lineare (3,2 * 10-6 / K), quasi un quarto dell'acciaio da cuscinetto, può resistere al rapido cambiamento di temperatura.
7L'auto-lubrificazione, può risolvere l'inquinamento causato dal mezzo di lubrificazione e aggiungere inconvenienti, può essere utilizzato in vuoto e ad alta temperatura.
8Resistenza ai farmaci, elevata resistenza meccanica, bassa conduttività termica.
Immobili |
Articolo |
99% Alumina |
990,8% Alumina |
Ceramiche di zirconia |
Nitruro di silicio |
Carburo di silicio |
Unità |
Caratteristiche meccaniche |
Colore |
giallo chiaro | Bianco |
Avorio |
Nero Grigio |
Nero |
|
Densità di massa | 3.85 | 3.93 | 6.02 | 3.2 | 3.16 | g/cm3 | |
Assorbimento dell'acqua | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | % | |
Resistenza alla piegatura | 310 | 370 | 800 | 750 | 450 | MPa | |
Stretta di compressione | 2,400 | 2500 | 3000 | 3800 | 3900 | MPa | |
Modulo elastico | 340 | 390 | 200 | 290 | 420 | GPa | |
Durezza della frattura | 3 ~ 4 | 4 | 8 | 7 | 3.5 | MPa m1/2 | |
Coefficiente Weber | 12 | 12 | 15 | 15 | - | m | |
Durezza Vickers | 1,600 | 1850 | 1200 | 1700 | 2800 | HV 0.5 | |
Caratteristiche termiche |
Coefficiente di linea termica Espansione |
7 ~ 8 |
7 ~ 8 |
10 |
2 |
3.7 |
10-6 K-1 |
Conduttività termica | 29 | 32 | 3 | 20 | 160 | W/mK | |
Resistenza agli urti termici (Metti in acqua) |
200 |
280 |
300 |
750 |
- |
ΔT °C |
|
Temperatura di lavoro massima | 1,600 |
1700 |
1000 |
1300 |
1950 |
°C |
|
Caratteristiche elettriche |
Resistenza al volume a 20°C | > 1014 |
> 1014 |
>1013 |
> 1014 |
- |
Ωcm |
Forza dielettrica | 15×106 | 15×106 | 11×106 | 10×106 | - | V/m | |
Costante dielettrica | 10 | 10 | 33 | - | - | εr | |
Un angolo di perdita dielettrica MHZ a 20°C |
0.0002 |
0.0001 |
0.0016 |
- |
- |
TANδ |
|
Caratteristiche chimiche |
Acido nitrico (60%) 90°C | 0.1 | 0.05 | ¥0.00 | 1 | ¥0.00 | 24H WT Perdite mg/cm2 |
Acido solforico (95%) 95°C | 0.34 | 0.22 | 0.04 | ¥0.00 | ¥0.00 | ||
Soda caustica (30%) 80°C | 0.95 | 0.04 | 0.08 | 0.2 | ¥0.00 |
Applicazioni per le barre di nitruro di silicio:
La canna del nitruro di silicio può produrre prodotti tra cui:
- Tubi di ceramica avanzata
- Rulli per cuscinetti
- Materiali di taglio in ceramica
- cilindri con cuscinetti cirolo
- Fuse
- Anelli di sigillo.
- attrezzi per la formazione di tubi
- Ingegneria meccanica applicazioni speciali
2. Caratteristiche delle prestazioni dei materiali del nitruro di silicio
A. Proprietà fisiche del nitruro di silicio
a. Proprietà termiche: è una sostanza refrattaria ad alta temperatura senza punto di fusione. Si decompone a circa 1900 °C a pressione normale. Ha una forte resistenza al sollevamento a pressione elevata.Il punto di ammorbidimento del nitruro di silicio sinterizzato senza legante può raggiungere i 1800 °C;
b. Buona conducibilità termica;
c. basso coefficiente di espansione termica;
d. Buone prestazioni di isolamento elettrico, basso coefficiente dielettrico, elevata tensione di rottura.
B. Proprietà chimiche del nitruro di silicio
resistenza all'ossidazione: non reagisce con l'ossigeno in un'atmosfera secca inferiore a 800 °C;
b. Resistenza alla corrosione dei metalli fusi: il nitruro di silicio non si infiltra e non corrode i metalli fusi elementari (escluso il rame);
c. Resistenza alla corrosione acida, alcalina e salina: facilmente solubile in acido fluoridrico e inefficace con acido diluito.
C. Proprietà meccaniche del nitruro di silicio:
a. La resistenza ad alta temperatura è buona e la resistenza ad alta temperatura a 1200°C presenta una scarsa attenuazione rispetto alla resistenza a temperatura ambiente.il suo tasso di scorrere ad alta temperatura è molto bassoQuesti sono determinati dalla natura dei forti legami covalenti;
b.Alta durezza, seconda solo a pochi materiali superduri come il diamante, il BN cubo e il B4C;
c. Il coefficiente di attrito è piccolo e auto lubrificante, simile alla superficie metallica con olio.
3. Applicazione della ceramica del nitruro di silicio
Industria automobilistica: l'applicazione principale del nitruro di silicio sinterizzato è nell'industria automobilistica come materiale per componenti di motori.il nitruro di silicio è utilizzato per i cuscinetti a dondolo a bassa usura, turbocompressori per una minore inerzia e un minor ritardo del motore, e valvole di controllo dei gas di scarico per una maggiore accelerazione.
Cuscinetti: rispetto ad altre ceramiche, le ceramiche al nitruro di silicio hanno una buona resistenza agli urti.Un esempio rappresentativo è l'uso di cuscinetti di nitruro di silicio nei motori principali delle navette spaziali della NASAPoiché i cuscinetti a sfera a nitruro di silicio sono più duri del metallo, questo riduce il contatto con il binario del cuscinetto.cuscinetti industriali, turbine eoliche, sport motoristici, biciclette, pattini a rulli e skateboard.
Strumenti per il taglio dei metalli: il nitruro di silicio monolitico sfuso è utilizzato come materiale per gli strumenti di taglio a causa della sua durezza, stabilità termica e resistenza all'usura.Specialmente raccomandato per l'elaborazione ad alta velocità di ghisaLa durezza al caldo, la resistenza alla frattura e la resistenza agli urti termici consentono al nitruro di silicio sinterizzato di tagliare la ghisa, l'acciaio duro e le leghe a base di nichel.
Elettronica: spesso utilizzata come isolanti e barriere chimiche nella fabbricazione di circuiti integrati per isolare elettricamente diverse strutture o come maschere di incisione nella microtrattistica a granel.Come strato di passivazione per microchip, è superiore al biossido di silicio perché è una barriera di diffusione significativamente migliore per le molecole d'acqua e gli ioni di sodio, due principali fonti di corrosione e instabilità nella microelettronica.
Cavo di alimentazione a filo di rame, ciascun nucleo ha una covetta isolante individuale colorata, contenuta in una covetta protettiva esterna.Sospendere stringhe di isolanti isolanti (linee verticali di dischi) su torri di sospensione ad alta tensione.
Fabbricazione del materiale | |||
Proprietà | Unità | Nitruro di silicio | |
Meccanica | Densità | gm/cc | 3.2 |
Porosità | % | 0 | |
Forza flessibile | MPa | 830 | |
Forza di compressione | MPa | 2500 | |
Modulo elastico | GPA | 310 | |
Rapporto di Poisson | / | 0.27 | |
Durezza | kg/mm2 | 1580 | |
CIC di resistenza alla frattura | Mpa * m 1/2 | 6.1 | |
Termica | Conduttività termica | W/ m*k | 30 |
Coefficiente di espansione termica | 10-6/K | 3.3 | |
Calore specifico | j/kg*K | / | |
Resistenza agli urti termici | °C | / | |
Temperatura massima di utilizzo | °C | 1400 | |
Altri dispositivi | Forza dielettrica | ac-kv/mm | / |
Costante dielettrica | / | 8 | |
Tangente di perdita | / | / | |
Resistenza al volume | Ohm•cm | > 1014 |