질화 규소 대 탄화 규소- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

실리콘 질화물( $시_{3} N_{4}$ ) 그리고 실리콘 카바이드( $시기음$ ) 뛰어난 특성으로 유명한 두 가지 고급 세라믹 소재로, 전통적인 금속과 폴리머가 실패하는 까다로운 산업 응용 분야에 없어서는 안 될 요소입니다. 둘 다 실리콘 기반을 공유하고 고온에서 우수한 성능을 제공하지만 특정 구성과 결정 구조는 각각의 용도를 결정하는 뚜렷한 특성으로 이어집니다.

구성과 구조

실리콘 질화물 일반적으로 다음 공식을 사용하는 규소와 질소의 화합물입니다. $시_{3} N_{4}$ . 이는 두 가지 기본 형태를 갖는 복잡한 결정 구조를 특징으로 합니다. $α$ - 그리고 $β$ -질화규소, $β$ -균열 전파에 저항하는 바늘 모양의 입자로 인해 고성능 응용 분야에 가장 일반적으로 사용되는 형태입니다. 이 물질은 실리콘 분말을 직접 질화하거나 사염화규소와 암모니아를 반응시키는 등 다양한 방법을 통해 합성됩니다.

실리콘 카바이드 실리콘과 탄소의 화합물로 공유결합 네트워크 고체를 형성합니다. 그것은 수많은 다형으로 존재하며, 가장 일반적인 것은 $α$ -시기음 및 $β$ -시C. 그 구조는 다이아몬드와 유사하여 극도의 경도에 기여합니다. 자연적으로 발생하는 $SiC$ 극히 드물기 때문에(광물 모아사나이트로 알려짐) 산업 자재는 거의 전부 합성이며 일반적으로 애치슨 공정을 통해 생산됩니다.

주요 기계적 및 열적 특성

두 세라믹 모두 뛰어난 특성을 가지고 있지만 직접 비교하면 주요 차이점이 강조됩니다.

재산	실리콘 질화물( $시_{3} N_{4}$ )	시licon Carbide ( $시기음$ )
경도(모스)	$8 - 9$	$≒ 9 - 9.5$
파괴 인성	$≒ 6 - 8 MPa 중$	$≒ 3 - 5 MPa 중$
열전도율	낮은 ( $≒ 20 - 30 여 / mK$ )	높은 ( $≒ 120 - 200 여 / mK$ )
열팽창	매우 낮음	매우 낮음
고온 강도	우수(최대 강도 유지) $≒ 140 0^{ㅇ} C$ )	우수(최대 강도 유지) $≒ 160 0^{ㅇ} C$ )

그만큼 $시_{3} N_{4}$ 제품은 그것으로 유명합니다. 우수한 파괴인성 그리고 열충격에 대한 높은 저항성 . 이 높은 인성은 재료가 내부 균열로 인한 치명적인 파손에 더 잘 견딘다는 것을 의미하며 다음을 포함한 다른 많은 세라믹에 비해 상당한 이점입니다. $SiC$ , 심각한 기계적 응력이나 급격한 온도 변화와 관련된 응용 분야에서.

거꾸로, $SiC$ 그로 인해 높이 평가된다 극도의 경도 , 다이아몬드와 질화붕소에 이어 두 번째이며, 탁월한 열전도율 . 그만큼 high thermal conductivity makes $SiC$ 효과적인 열 전달이 필요한 전자 부품 및 응용 분야의 열 방출에 이상적입니다.

산업 응용

이 두 세라믹의 고유한 특성으로 인해 두 세라믹은 서로 다르지만 때로는 겹치는 부문을 지배하게 됩니다.

실리콘 질화물 Applications

실리콘 질화물 고강도, 저밀도 및 탁월한 열충격 저항성이 결합되어 다음과 같은 용도로 선택되는 소재입니다.

엔진 구성요소: 디젤 및 가솔린 엔진의 터보차저 로터, 예열 플러그 및 밸브로, 중량 대비 강도가 높고 열 안정성이 높아 성능이 향상됩니다.
문장: 고속, 고온, 부식성 환경에서 $시_{3} N_{4}$ 볼과 롤러는 밀도가 낮고(원심력 감소) 수명이 길기 때문에 강철보다 우수합니다.
용융 금속 처리: 비습윤성 및 화학적 안정성으로 인해 알루미늄 및 비철금속 가공 시 도가니, 튜브 및 용광로 부품에 사용하기에 탁월합니다.

실리콘 카바이드 Applications

실리콘 카바이드 최대 경도, 내마모성 및 높은 열 관리가 요구되는 응용 분야에 선호됩니다.

연마재 및 연삭: 경도가 매우 높아 절삭공구, 연삭숫돌, 래핑분말 등에 널리 사용됩니다.
전력전자: 넓은 밴드갭, 높은 전자 이동도, 높은 열전도도 덕분에 전기차와 태양광 인버터에 필수적인 고전력, 고주파, 고온 반도체(다이오드, MOSFET)용 혁신 소재입니다.
발열체: 매우 높은 온도에서 강도를 유지하는 능력으로 인해 산업용 용광로 및 가마에 사용됩니다.
방탄복: 경도가 높고 밀도가 낮기 때문에 세라믹 스트라이크 플레이트에 효과적인 소재입니다.

요약하자면, 질화규소와 탄화규소는 모두 첨단 세라믹의 정점을 대표하지만 일반적으로 특정 성능 기준에 따라 선택됩니다. 실리콘 질화물 어디에 뛰어나다 열 충격 저항 및 파괴 인성 가장 중요한 반면, 실리콘 카바이드 확실한 승자입니다 극도의 경도, 내마모성, 고출력 열 관리 전자제품 분야.