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1 .설명:

질화규소(Si3N4) 세라믹은 강한 공유 결합을 가진 무기 비금속 화합물입니다.기본 구조 단위는 정사면체입니다.규소 원자는 사면체의 중심에 위치하며, 4개의 질소 원자는 사면체의 네 꼭지점에 위치합니다.하나의 실리콘 원자를 공유하는 4개의 사면체 형태는 3차원 공간에서 연속적이고 강력한 네트워크 구조를 형성합니다.질화규소의 많은 특성은 특수한 구조 때문입니다.따라서 Si3N4 구조에서 질소 원자와 규소 원자 사이의 결합력은 매우 강하다.고온 구조용 세라믹으로 세라믹 재료의 "만능 챔피언"으로 알려져 있습니다.

질화규소(Si3N4)는 세 가지 결정 형태를 포함하며 두 가지 결정 형태가 일반적입니다.하나는 α-Si3N4로 바늘 모양의 결정으로 흰색 또는 회백색을 띠며, 다른 하나는 β-Si3N4로 색이 짙고 밀도가 높은 입상 다면체 또는 짧은 프리즘입니다.둘 다 육각형입니다.

적층 순서가 길수록 β상보다 α상의 경도가 높아집니다.그러나 α상은 β상에 비해 화학적으로 불안정하다.따라서 액상의 고온에서 α상은 항상 β상으로 변합니다.따라서 β-Si3N4는 질화규소 세라믹스에 사용되는 주요 형태입니다.

2 .질화규소 재료의 성능 특성

ㅏ .질화규소의 물리적 특성:

ㅏ .열적 특성: 융점이 없는 고온 내화성 물질입니다.상압에서 약 1900°C에서 분해됩니다.고압하에서 강한 내크리프성을 가지고 있습니다.결합제 없이 반응 소결된 실리콘 질화물의 연화점은 1800°C만큼 높을 수 있습니다.

b.좋은 열전도율;

씨 .작은 열팽창 계수;

디.우수한 전기 절연 성능, 작은 유전 계수, 높은 항복 전압.

비.질화규소의 화학적 성질:

ㅏ .내산화성: 800 °C 이하의 건조한 분위기에서 산소와 반응하지 않습니다.

b.용융 금속 내식성: 질화 규소는 원소 금속 용융물에 침투하여 부식하지 않습니다(구리 제외).

씨 .산, 알칼리 및 염 부식에 대한 내성: 불화수소산에 쉽게 용해되고 묽은 산에는 효과가 없습니다.

C. 질화규소의 기계적 성질:

ㅏ .고온강도가 양호하며 1200℃ 고온강도는 상온강도에 비해 감쇠가 적다.또한 고온 크리프율이 매우 낮습니다.이들은 강한 공유 결합의 특성에 의해 결정됩니다.

b.다이아몬드, 큐빅 BN 및 B4C와 같은 몇 가지 초경 재료에 이어 두 번째로 높은 경도;

씨 .마찰 계수는 작고 자기 윤활성이며 오일이 있는 금속 표면과 유사합니다.

삼 .질화규소 세라믹의 응용

자동차 산업: 소결 실리콘 질화물의 주요 용도는 자동차 산업에서 엔진 부품 재료로 사용됩니다.스파크 점화 엔진에서 질화규소는 마모가 적은 로커 패드, 관성과 엔진 지연 감소를 위한 터보차저, 가속 증가를 위한 폐가스 제어 밸브에 사용됩니다.

베어링: 다른 세라믹에 비해 질화규소 세라믹은 내충격성이 우수합니다.따라서 질화규소 세라믹으로 만든 볼 베어링이 성능 베어링에 사용됩니다.NASA의 우주왕복선 주엔진에 질화규소 베어링을 사용한 것이 대표적인 예다.실리콘 질화물 볼 베어링은 금속보다 단단하기 때문에 베어링 트랙과의 접촉이 줄어듭니다.실리콘 질화물 볼 베어링은 고급 자동차 베어링, 산업용 베어링, 풍력 터빈, 모터 스포츠, 자전거, 롤러 스케이트 및 스케이트보드에서 찾을 수 있습니다.

금속 절삭 공구: 벌크 모놀리식 질화규소는 경도, 열 안정성 및 내마모성으로 인해 절삭 공구용 재료로 사용됩니다.특히 주철의 고속 가공에 권장됩니다.고온 경도, 파괴 인성 및 열 충격 저항은 소결 실리콘 질화물이 주철, 경강 및 니켈 기반 합금을 절단할 수 있음을 의미합니다.

전자 제품: 다양한 구조를 전기적으로 분리하기 위해 집적 회로 제조 시 절연체 및 화학적 장벽으로 사용되거나 벌크 미세 기계 가공에서 에칭 마스크로 자주 사용됩니다.마이크로칩의 패시베이션 층으로서 이산화규소보다 우수합니다. 마이크로전자공학에서 부식과 불안정성의 두 가지 주요 원인인 물 분자와 나트륨 이온에 대한 확산 장벽이 훨씬 더 우수하기 때문입니다.

코어 구리선 전원 케이블, 각 코어에는 개별 색상의 절연 피복이 있으며 모두 외부 보호 피복 내에 포함되어 있습니다.고전압 서스펜션 타워에 절연체 절연체(디스크의 수직선) 스트링을 매달아 놓습니다.