Nitrure de silicium (Si₃N₄)

Le nitrure de silicium (Si₃N₄) est une céramique technique de pointe réputée pour sa combinaison exceptionnelle de propriétés mécaniques, thermiques et électriques. Ce matériau de nitrure de silicium est devenu une solution essentielle dans les industries exigeant une grande solidité, une résistance à l'usure, une stabilité thermique et une fiabilité dans des conditions extrêmes. Composée d'atomes de silicium et d'azote formant une forte structure de liaison covalente, la céramique de nitrure de silicium offre des caractéristiques de performance bien supérieures aux métaux traditionnels et aux autres céramiques, ce qui la rend indispensable dans les applications aérospatiales, automobiles, semi-conductrices et médicales.

Principaux avantages du matériau à base de nitrure de silicium

Le nitrure de silicium a un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui des autres céramiques techniques, ce qui lui confère une excellente résistance aux chocs thermiques. Sa dureté exceptionnelle dépasse la résistance à haute température de la plupart des métaux et il présente également une excellente résistance à l'oxydation. Cela lui permet de résister aux rigueurs des applications les plus exigeantes à haute température et à forte charge.

D'une dureté bien supérieure à celle de l'acier, le nitrure de silicium est incroyablement résistant à l'abrasion et à l'usure, ce qui le rend idéal pour les applications à forte friction. Cela répond également à la question "Le nitrure de silicium est-il plus dur que l'acier ?". - Oui, il est nettement plus dur.

La céramique de nitrure de silicium peut résister à des changements de température extrêmes sans se fissurer ni se dégrader, ce qui la rend adaptée aux environnements à haute température.

Il conserve sa résistance mécanique et sa ténacité à des températures élevées, contrairement à de nombreux métaux.

Ce matériau en nitrure de silicium est très résistant à une large gamme de produits chimiques corrosifs, y compris les acides et les métaux en fusion.

La conductivité thermique du nitrure de silicium est faible, ce qui en fait un excellent isolant thermique dans diverses applications.

Sa légèreté est un avantage significatif dans les applications où la réduction du poids est cruciale.

Applications industrielles du nitrure de silicium

Les céramiques de nitrure de silicium (Si₃N₄) sont largement utilisées dans de nombreuses industries grâce à leur grande solidité, leur excellente résistance à l'usure, leur résistance exceptionnelle aux chocs thermiques et leur isolation électrique fiable. Voici un résumé des principaux domaines d'application :

  • Composants du moteur: Appliqué dans les rotors de turbocompresseurs, les sièges de soupapes et les segments de pistons pour améliorer la résistance à l'usure et prolonger la durée de vie.

  • Roulements et billes: Billes de nitrure de silicium sont utilisés dans les roulements à grande vitesse et à forte charge, ce qui permet de réduire le poids et d'améliorer la fiabilité.

  • Pièces structurelles à haute température: Utilisé dans les aubes de turbines à gaz, les bagues d'étanchéité et les composants de section chaude, il maintient la stabilité dans des conditions thermiques et mécaniques extrêmes.

  • Composants légers: Sa faible densité en fait un substitut idéal aux métaux, contribuant ainsi à la réduction globale du poids.

  • Couches isolantes et couches minces: Avec un indice de réfraction du nitrure de siliciumIl est utilisé comme matériau d'isolation, de protection et de revêtement optique.

  • Substrats et supports: Substrats en nitrure de silicium offrent une grande fiabilité dans l'électronique de puissance et les dispositifs microélectroniques.

  • Outils de coupe et garnitures mécaniques: Sa grande dureté et sa résistance à l'usure en font un matériau idéal pour les coupes à grande vitesse, les bagues d'étanchéité et les composants de pompes.

  • Traitement thermique et métallurgie: Employé dans les montages à haute température, les creusets et les pièces de support, grâce à son excellente résistance aux chocs thermiques.

  • Allumeurs: Allumeurs en nitrure de silicium sont utilisés dans les fours à gaz, les turbines à gaz et les équipements de production d'énergie pour un allumage fiable.

  • Nouvelles applications énergétiques: Présente un potentiel dans les technologies de l'énergie hydrogène, des piles à combustible et de l'énergie nucléaire.

  • Applications des céramiques avancées dans les secteurs de la chimie, des plastiques et du caoutchouc 2
  • Applications des céramiques avancées dans les secteurs de la chimie, des plastiques et du caoutchouc
  • Applications des céramiques avancées dans l'industrie manufacturière générale
  • Applications des céramiques avancées dans les machines industrielles
  • Applications des céramiques avancées dans les secteurs des semi-conducteurs et de l'électronique

Grades disponibles de nitrure de silicium

Chez Great Ceramic, les céramiques de nitrure de silicium de Chine sont proposées en plusieurs qualités pour répondre aux différents besoins de l'ingénierie :

Propriétés principales du nitrure de silicium

Great Ceramic propose à ses clients une grande variété de matériaux en nitrure de silicium. Les valeurs suivantes sont des propriétés typiques du matériau et peuvent varier en fonction de la configuration du produit et du processus de fabrication. Pour plus de détails, n'hésitez pas à contacter nous contacter.

Propriétés mécaniques

Propriétés Unité GPSN HPSN HTCSNS
Couleur -- Gris ou noir Gris ou noir Gris ou noir
Densité g/cm³ 3.2 3.3 3.25
Dureté GPa 15 16 15
Résistance à la compression MPa 2500 3000 2500
Résistance à la flexion MPa 700 900 600~800
Résistance à la rupture MPa・m1/2 5~7 6~8 6~7
Module d'élasticité GPa 300 300 300~320
Rapport Poissons -- 0.25 0.28 0.25

Propriétés thermiques

Propriétés Unité GPSN HPSN HTCSNS
Température maximale d'utilisation ℃(à vide) 1100 1300 1100
Conductivité thermique à 25°C W/(m・K) 15~20 20~25 80~100
Dilatation thermique a à 40-400°C 1 x 10-6/°C 3 3.1 3
Chaleur spécifique J/(kg・K) 660 650 680
Résistance aux chocs thermiques ℃(Mettre dans l'eau) 550 800 --

Propriétés électriques

Propriétés Unité GPSN HPSN HTCSNS
Constante diélectrique 1MHz 6~8 8 7.8
Rigidité diélectrique (6,35 mm) ac-kV/mm 15 17 --
Résistivité volumique à 25°C Ω・cm >1014 >1014 >1014
Résistivité volumique à 500°C Ω・cm >1010 >1010 >1010

*At not too high temperature, Si3N4 has high strength and impact resistance, but it will be damaged with the increase of use time above 1200℃, reducing its strength, and it is more prone to fatigue damage above 1450℃, so Si3N4 The operating temperature generally does not exceed 1300 ℃.

Boîtier de pièces en nitrure de silicium

La céramique de nitrure de silicium (Si₃N₄) est appréciée pour sa résistance mécanique exceptionnelle, sa ténacité supérieure à la rupture, sa faible densité, son excellente résistance aux chocs thermiques et ses performances exceptionnelles en matière d'usure, ce qui en fait l'un des matériaux les plus fiables pour les applications techniques exigeantes. Voici quelques-uns des cas d'utilisation les plus courants et les plus importants des pièces en céramique de nitrure de silicium dans de nombreuses industries :

  • Billes de roulement de précision
  • Éléments roulants et bagues de roulement
  • Aubes de turbines et composants de moteurs
  • Outils de coupe et plaquettes résistantes à l'usure
  • Buses pour métaux en fusion et traitement chimique
  • Pistons de pompes et composants de valves
  • Rotors et arbres pour machines à grande vitesse
  • Fixations et substrats pour le traitement des semi-conducteurs
  • Échangeurs de chaleur et composants de gestion thermique
  • Allumeurs et éléments chauffants
  • Joints mécaniques et bagues sur mesure
Billes de roulement de précision
Roulements en nitrure de silicium de première qualité
Substrats de nitrure de silicium pressés à chaud
Buse en céramique de nitrure de silicium

Usinage de la céramique de nitrure de silicium

Les céramiques de nitrure de silicium (Si₃N₄) sont parmi les céramiques techniques les plus dures, nécessitant des techniques d'usinage avancées pour obtenir des géométries précises. Great Ceramic offre des capacités d'usinage du nitrure de silicium à la pointe de l'industrie, garantissant la précision, la durabilité et la cohérence des applications critiques.

Nous utilisons la rectification au diamant, l'usinage CNC multi-axes, le rodage de précision et le polissage ultrafin pour obtenir des tolérances de l'ordre du micron et des finitions de surface exceptionnelles. Nos capacités permettent d'obtenir des composants de haute performance, notamment des tiges en céramique de nitrure de silicium, des billes de roulement de précision, des substrats et des pièces de turbines.

En outre, nous fournissons des services de métallisation, de brasage, d'assemblage et de traitement de surface, ce qui permet une intégration transparente du nitrure de silicium dans les systèmes avancés. En tant que fabricant chinois de premier plan de céramiques à base de nitrure de silicium, nous combinons une technologie de pointe et une expertise approfondie pour fournir des solutions céramiques personnalisées de haute qualité pour les marchés mondiaux.

Usinage CNC de précision de la céramique

Fraisage, tournage et rectification CNC avec des tolérances de l'ordre du micron.

Prépolissage et polissage de la céramique

Polissage de surface pour des finitions lisses et des surfaces de qualité optique.

Découpe laser céramique technique

Perçage et découpe au laser pour les géométries complexes.

Assemblages brasés en céramique et en métal

Métallisation (Mo/Mn, W) pour le brasage céramique-métal.

Questions fréquemment posées

Oui, nitrure de silicium est une céramique technique de pointe composée d'atomes de silicium et d'azote (Si₃N₄) avec une forte structure de liaison covalente qui lui confère des propriétés mécaniques et thermiques exceptionnelles.

Non, le nitrure de silicium est un matériau céramiqueIl ne s'agit pas d'un métal. Il ne contient pas de liaisons métalliques, bien qu'il puisse contenir des traces d'éléments métalliques comme adjuvants de frittage.

Le nitrure de silicium est un excellent isolateur électrique avec une résistivité volumique >10¹⁴ Ω-cm, même à des températures élevées.

Billes de nitrure de silicium sont principalement utilisées dans les roulements de précision pour les applications à grande vitesse telles que les broches de machines-outils, les pièces à main dentaires, les systèmes aérospatiaux et les applications automobiles à haute performance. Elles offrent une résistance à l'usure, une faible densité et une isolation électrique supérieures à celles des billes d'acier.

Nitrure de silicium (Si₃N₄) est un matériau céramique technique avancé réputé pour sa combinaison exceptionnelle de haute résistance, de ténacité à la rupture, de résistance aux chocs thermiques et de résistance à l'usure dans des applications exigeantes.

Le nitrure de silicium est utilisé dans un large éventail d'applications, notamment les roulements, les outils de coupe, les composants de traitement des semi-conducteurs, les pièces de moteur automobile, les implants médicaux et les substrats électroniques.

Billes de nitrure de silicium sont généralement fabriqués selon des procédés comprenant la préparation de la poudre, le formage, le frittage à haute température (souvent avec des adjuvants de frittage), ainsi que le meulage et le polissage de précision pour obtenir la sphéricité et l'état de surface.

Bien que cet article se concentre sur les composants structurels, les allumeurs en nitrure de silicium utilisent l'excellente résistance aux chocs thermiques et les propriétés d'isolation électrique du matériau pour supporter des cycles répétés de chauffage et de refroidissement.

Non, le nitrure de silicium est principalement utilisé en tant qu'additif. isolateur dans les applications électroniques, bien que ses propriétés matérielles le rendent précieux en tant que couche diélectrique dans les dispositifs semi-conducteurs.

Le nitrure de silicium se caractérise principalement par liaison covalente entre les atomes de silicium et d'azote, ce qui contribue à sa grande résistance, sa dureté et sa stabilité thermique.

La dureté Vickers des céramiques de nitrure de silicium est généralement comprise entre 14 et 18 GPa (environ 1 500 à 1 800 HV), en fonction du processus de fabrication et de la composition des additifs.

Oui, le nitrure de silicium est beaucoup plus dur que l'acier. La dureté Vickers du nitrure de silicium est de 14-18 GPa, alors que la dureté de l'acier n'est généralement que de 2-3 GPa, ce qui signifie que le nitrure de silicium est beaucoup plus dur que l'acier.

Malgré ses nombreux avantages, le nitrure de silicium présente également certaines limites : il est quelque peu fragile et doit éviter les chocs violents ou la concentration de contraintes ; le coût de traitement est élevé et des outils diamantés sont nécessaires pour un traitement de précision ; la connexion avec des pièces métalliques nécessite une technologie de soudage spéciale ou un emboîtement mécanique.

Expert en fabrication de céramiques avancées

Pourquoi choisir le nitrure de silicium de Great Ceramic ?

  • Haute performance : Céramiques Si₃N₄ d'ingénierie présentant une ténacité, une solidité et une résistance aux chocs thermiques inégalées.
  • Solutions personnalisées : Des billes de nitrure de silicium standard aux composants complexes conçus avec précision.
  • Usinage avancé : Meulage CNC multi-axes et outils diamantés pour une précision de l'ordre du micron.
  • Assurance qualité stricte : Des tests complets garantissent que chaque lot répond aux normes internationales.
  • Un service complet d'assistance : De la conception et de la sélection des matériaux à la métallisation, au brasage et à l'assemblage.

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