질화 실리콘의 고급 강도 : 그 경도에 대한 깊은 다이빙- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

고급 세라믹의 세계에서는 소수의 재료가 기계적 특성에 대해 많은 것을 존중합니다. 질화 실리콘 ( $에스 나_{3} N_{4}$ ). 가장 소중한 특성 중에서도 뛰어난 경도는 눈에 띄며, 내구성과 내마모성을 요구하는 응용 분야의 초석입니다. 이 기사는 질화 실리콘 , 다른 재료와의 비교 및 고성능 엔지니어링에서의 중요한 역할.

공유 결합 : 힘의 원천

의 경도 질화 실리콘 행복한 사고가 아닙니다. 원자 구조의 직접적인 결과입니다. 실리콘 및 질소 원자로 구성된 물질은 엄청나게 강한 공유 결합에 의해 함께 유지됩니다. 유연한 금속 결합 구조를 갖는 금속, 또는 더 예측 가능한 결정 격자가있는 이온 성 도자기와 달리 질화 실리콘 단단한 3 차원 네트워크를 형성합니다. 이 강력한 구조는 원자 변위에 저항하므로 스크래치, 압입 또는 변형을 일으키기 위해 엄청난 양의 힘이 필요합니다.

Mohs 척도에서는 1 (ta엘c)에서 10 (다이아몬드)까지의 긁힘 경도를 측정합니다. 질화 실리콘 일반적으로 8.5와 9 사이입니다. 더 정확하게는 V나ckers 경도 척도에서 그 값은 종종 15 ~ 20 GP에이 . 이것을 관점에서두기 위해, 이것은 고강도 강철보다 상당히 어렵습니다.이 강철은 일반적으로 1-10 gpa 범위에 속합니다.

경도 대 강인함 : 비판적 구별

경도는 마모에 저항하는 데 중요하지만 종종 많은 세라믹 재료에서 Britt엘eness와 관련이 있습니다. 예를 들어, 일부 매우 어려운 도자기는 영향을받는 치명적으로 산산조각이납니다. 이것은 어디에 있습니다 질화 실리콘 진정으로 빛납니다. 그것은 비교적 높은 것을 가지고 있습니다 골절 강인성 , 균열 전파에 대한 재료의 저항의 척도.

높은 경도와 높은 골절 인성 의이 독특한 조합은 질화 실리콘 역동적이고 스트레스가 많은 환경을위한 우수한 선택. 이 재료는 연속 연마 마모와 갑작스런 기계적 부하를 실패하지 않고 견딜 수 있습니다. 이 이중 전파 장점은 에이lumina와 같은 다른 고급 세라믹과 차별화되는 것입니다. $A l_{2} 영형_{3}$ ), 그것은 또한 어렵지만 더 부서 지기도합니다.

다른 재료와의 비교

까다로운 응용 분야를위한 재료를 평가할 때 엔지니어는 종종 비교합니다 질화 실리콘 다른 일반적인 선택에.

실리콘 질화물 대 실리콘 카바이드 (실리콘 카바이드) ( $에스 i 기음$ ) : : 실리콘 카바이드는 일반적으로보다 단단하지만 질화 실리콘 (22-25 GPA Vickers), 또한 더 부서 지기도합니다. 충격 위험이 높은 응용 프로그램의 경우 질화 실리콘 '우수한 강인함은 종종 선호하는 재료로 만듭니다.
실리콘 질화물 대 알루미나 (alumina) ( $A l_{2} 영형_{3}$ ) : : Alumina는 널리 사용되는 세라믹이지만 경도가 낮고 골절 인성이 낮습니다. 질화 실리콘 . 극심한 내마모성 또는 열 충격 저항이 필요한 응용 분야에서 질화 실리콘 Alumina보다 성능이 우수합니다.
실리콘 질화물 대 강철 : 경도와 고온 성능 측면에서는 비교가 없습니다. 질화 실리콘 강철이 연화되고 변형되는 온도에서 상당히 힘들고 강도를 유지합니다. 강철의 밀도의 약 40% (약 40%)는 체중에 민감한 응용에 이상적입니다.

응용 프로그램에 대한 경도의 영향

탁월한 경도와 강인함 질화 실리콘 전통적인 재료가 실패 할 광범위한 산업에서 사용을 가능하게했습니다.

문장: 질화 실리콘 하이브리드 세라믹 베어링의 볼은 낮은 마찰, 고속 기능 및 연장 된 수명의 조합을 제공합니다. 항공 우주 터빈, 공작 기계 및 전기 자동차 모터와 같은 고성능 애플리케이션에 사용됩니다.
절단 도구 : 의 경도 질화 실리콘 주철 및 니켈 기반 합금과 같은 절단하기 어려운 재료의 고속 가공을 허용하여 생산 효율과 도구 수명을 크게 증가시킵니다.
자동차 및 항공 우주 구성 요소 : 엔진 밸브 가이드에서 터보 차저 로터까지 질화 실리콘 구성 요소는 마모, 열 및 응력이 높은 환경에서 사용되므로 연료 효율이 향상되고 유지 보수가 줄어 듭니다.