질화규소 소재의 9가지 주요 제품 성능에 대한 설명- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

질화규소 소재의 9가지 주요 제품 특징

1. 구성 및 구조

질화규소의 분자식은 Si이다 ₃ N ₄ , 이는 공유결합 화합물이다. 질화 규소 세라믹은 다결정 재료이며 결정 구조는 육각형 시스템에 속합니다. 일반적으로 결정 방향은 α와 β 두 가지로 나누어지며, 둘 다 [SiN ₄ ] ⁴ -사면체. β-Si ₃ N ₄ 대칭성이 높고 몰 부피가 작습니다. α-Si는 상대 온도에서 열역학적으로 안정한 상이지만 α-Si는 ₃ N ₄ 동적으로 형성하기가 상대적으로 쉽습니다. 고온(1400℃~1800℃)에서는 α상이 상변화하여 β형으로 됩니다. 이 상 변화는 되돌릴 수 없으므로 α 상은 소결에 도움이 됩니다.

2. 외관

서로 다른 결정상에서 얻은 질화규소는 모양이 다릅니다. α-Si ₃ N ₄ 흰색 또는 회백색의 느슨한 양모 또는 바늘 모양이며, β-"Si ₃ N ₄ 색상이 더 어둡고 조밀한 입상 다면체 또는 짧은 프리즘으로 나타납니다. 질화규소 세라믹의 위스커는 투명 또는 반투명하며 외관은 회색, 청회색 ~ 회흑색으로 밀도와 상대비에 따라 다르며 첨가물에 따라 다른 색상도 나타납니다. 질화 규소 세라믹의 표면은 연마 후 금속 광택을 갖습니다.

3. 밀도 및 비중

질화규소의 이론적인 밀도는 3100±10kg/m입니다. ³ . 실제 측정된 α-Si의 진비중 ₃ N ₄ 3184kg/m 입니다 ³ , 그리고 β-Si의 실제 비중 ₃ N ₄ 3187kg/m 입니다 ³ . 질화규소 세라믹의 부피 밀도는 공정에 따라 크게 달라지며, 일반적으로 이론 밀도의 80% 이상인 2200~3200kg/m 범위입니다. ³ . 밀도 차이의 주요 원인은 다공성입니다. 반응소결질화규소의 기공률은 일반적으로 약 20%이고, 밀도는 2200~2600kg/m입니다. ³ , 핫 프레스 질화 규소의 다공성은 5% 미만이고 밀도는 3000 ~ 3200kg/m입니다. ³ .유사한 용도의 다른 재료와 비교하여 모든 고온 합금보다 밀도가 낮을 뿐만 아니라 고온 구조용 세라믹 중에서 밀도가 낮은 것 중 하나입니다.

4. 전기 절연

질화 규소 세라믹은 고온 절연 재료로 사용될 수 있으며 성능 지표는 주로 합성 방법과 순도에 따라 달라집니다. 재료에 포함된 질화되지 않은 실리콘과 준비 과정에서 도입된 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 철, 티타늄, 니켈 등과 같은 불순물은 질화규소 세라믹의 전기적 특성을 저하시킵니다. 일반적으로 실온의 건조 매질에서 질화규소 세라믹의 비저항은 1015~1016Ω이고 유전 상수는 9.4~9.5입니다. 고온에서 질화규소 세라믹은 여전히 상대적으로 높은 비저항 값을 유지합니다. 공정 조건이 개선됨에 따라 질화규소는 일반적으로 사용되는 유전체의 대열에 들어갈 수 있습니다.

V. 열적 특성

소결질화규소의 열팽창계수는 2.53×10-6/℃로 낮고, 열전도율은 18.42W/m·K이다. 석영 및 미세결정질 유리에 이어 두 번째로 열충격 저항성이 우수합니다. 실험 보고서에 따르면, 밀도가 2500kg/m인 반응 소결된 질화규소 샘플 ³ 1200℃에서 20℃로 냉각되었으며, 수천 번의 열사이클 후에도 균열이 발생하지 않았습니다. 질화 규소 세라믹은 열 안정성이 뛰어나 고온에서 오랫동안 사용할 수 있습니다. 산화 분위기에서의 사용 온도는 1400℃에 도달할 수 있고, 중성 또는 환원 분위기에서의 사용 온도는 1850℃에 도달할 수 있습니다.

6. 기계적 성질

질화규소는 기계적 강도가 높습니다. 일반 열간압착제품의 굽힘강도는 500~700MPa이고, 고강도는 1000~1200MPa에 이른다. 반응 소결 후 굽힘 강도는 200MPa이며 고강도는 300~400MPa에 도달할 수 있습니다. 반응소결품의 상온강도는 높지 않으나 1200~1350℃의 고온에서도 강도가 저하되지 않습니다. 질화규소는 고온 크리프가 낮습니다. 예를 들어, 1200℃에서 반응 소결된 질화규소의 하중은 24MPa이고, 1000h 후 변형은 0.5%입니다.

Ⅶ. 마찰계수 및 자기윤활성

질화 규소 세라믹의 마찰 계수는 작고 고온 및 고속 조건에서도 마찰 계수의 증가가 작아 메커니즘의 정상적인 작동을 보장할 수 있습니다. 이는 질화규소 세라믹의 두드러진 장점입니다. 질화규소 세라믹이 마모되기 시작하면 미끄럼 마찰 계수는 1.0~1.5에 도달합니다. 정밀 연삭 후 마찰계수는 크게 감소하여 0.5 이하로 유지됩니다. 따라서 질화규소 세라믹은 자기 윤활성을 갖는 것으로 간주됩니다. 흑연, 질화붕소, 활석과 달리 이러한 자기 윤활의 주된 이유는 재료 구조의 층상 구조에 있습니다. 압력을 가하면 마찰면이 약간 분해되어 얇은 공기막이 형성되어 마찰면 사이의 미끄럼 저항이 감소하고 마찰면의 매끄러움이 증가합니다. 이런 식으로 마찰이 클수록 저항은 작아지고 마모는 특히 작습니다. 지속적인 마찰 후에 재료는 표면 마모로 인해 마찰 계수가 점차 증가하거나 온도 상승으로 인해 연화되는 경향이 있습니다.

Ⅷ. 가공성

질화 규소 세라믹은 원하는 모양, 정밀도 및 표면 마감으로 가공할 수 있습니다.

Ⅸ. 화학적 안정성

질화규소는 화학적 성질이 좋으며 불화수소산과 수산화나트륨 용액을 제외한 모든 무기산의 부식에 대한 저항성이 25% 미만입니다. 내산화온도는 1400℃에 도달할 수 있으며, 환원분위기에서의 사용온도는 1870℃에 도달할 수 있습니다. 금속(특히 알루미늄 액체)에는 젖지 않으며 비금속에는 더욱 그렇습니다.

위의 질화 규소 세라믹의 물리적, 화학적 특성에서 질화 규소 세라믹의 우수한 성능은 현대 기술에서 자주 발생하는 고온, 고속 및 강한 부식성 매체의 작업 환경에 대한 특별한 적용 가치가 있음을 알 수 있습니다. 뛰어난 장점은 다음과 같습니다.

다음과 같은 점이 있습니다.

(1) 기계적 강도가 높고 경도가 커런덤에 가깝다. 열간 압착된 질화규소의 실온 굽힘 강도는 780-980MPa까지 높을 수 있으며 일부는 합금강보다 높으며 강도는 열화 없이 최대 1200℃까지 유지될 수 있습니다.

(2) 기계적 자기 윤활성, 낮은 표면 마찰 계수, 내마모성, 높은 탄성 계수 및 고온 저항.

(3) 열팽창 계수가 낮고 열전도율이 높으며 열충격 저항성이 우수합니다.

(4) 밀도가 낮고 비중이 낮습니다.

(5) 내식성 및 내산화성.

(6) 전기 절연성이 우수합니다.