Zašto se proizvodi od silicijeva nitrida ponekad podvrgavaju zgušnjavanju sinteriranjem?

Mnoga industrijska poduzeća trenutno se suočavaju s velikim radnim opterećenjem, budući da se društvo uvelike oslanja na kemijske sirovine. Kako bi osigurale dostatnu opskrbu ovim materijalima, mnoge tvrtke odlučuju ih proizvoditi i prodavati, tvoreći unosan industrijski lanac. Proizvodi od silicijeva nitrida često se susreću u svakodnevnom životu; ne samo da su naširoko korišteni, već su i iznimno izdržljivi. Dakle, koja su njihova svojstva i primjene?

Proizvodi od silicijevog nitrida sadrže ključne strukturne materijale. Koriste se ne samo u keramici, već iu mnogim elektroničkim proizvodima, kao i u zrakoplovnim i automobilskim komponentama, poput alata za rezanje, keramičkih ležajeva, rotora turbina i hladnjaka. Nadalje, njegovo sinteriranje i zgušnjavanje od velike su važnosti za njegov razvoj i primjenu.

Uz gore navedena svojstva, također posjeduje otpornost na habanje i, što je važno, mazivost. Silicijev nitrid je ultra-tvrd materijal s svojstvenom mazivošću i otpornošću na trošenje; ne reagira s drugim anorganskim kiselinama osim s fluorovodičnom kiselinom, pokazuje jaku otpornost na koroziju i otporan je na oksidaciju pri visokim temperaturama.

Ključna prednost je izvrsna otpornost na toplinski udar. Može izdržati temperature koje prelaze 1000 stupnjeva Celzijusa u zraku, nakon čega slijedi brzo hlađenje, a zatim ponovno zagrijavanje bez pucanja. Zbog ovih vrhunskih svojstava, često se koristi u proizvodnji ležajeva, brtvi plinskih turbina, turbinskih lopatica i trajnih kalupa.

Proizvodi od silicijevog nitrida imaju točku taljenja koja se približava 2000 stupnjeva Celzijusa i gustoću od 3,44 g/cm³. Njegova kemijska formula je Si₃N4, bijela praškasta kristalna krutina. Istraživanja o njegovoj otpornosti na toplinski udar još su ograničena. Otpornost konstrukcijskih proizvoda na toplinske udare kombinacija je fizičkih i termodinamičkih svojstava. Mnoge primjene keramike od silicijeva nitrida ovise-o temperaturi; drastične promjene temperature u okolišu mogu značajno smanjiti njegova fizikalna svojstva. Stoga istraživanje otpornosti nanotehnologije na toplinski udar ima ključnu teorijsku vrijednost.

Međutim, važno je napomenuti da to talište ne postoji pod normalnim tlakom. Raspada se na temperaturama iznad 1800 stupnjeva Celzijusa. Može izdržati oksidaciju do 1400 stupnjeva Celzijusa, s praktičnim primjenama koje dosežu 1200 stupnjeva Celzijusa. Iznad te temperature njegova mehanička čvrstoća opada. Proizvodi silicijevog nitrida su kovalentni spojevi s visokom energijom veze. Čak iu atmosferi će se zbog djelovanja šljaka stvoriti zaštitni film od metalnih oksida. Stoga proizvodi od silicijeva nitrida imaju izvrsnu organsku kemijsku pouzdanost. Neće oksidirati na temperaturama ispod određenog raspona. Na 1200~1600 stupnjeva stvara se zaštitni film koji sprječava daljnju oksidaciju. Silicijev nitrid + 3CO2=2N2 + 3Silicijev dioksid. Ne reagira s vodom.