Sialon Seramikler ve Silisyum Nitrür Seramikler
Günümüz teknolojisi için daha yüksek mekanik, termal ve kimyasal niteliklere sahip çağdaş seramikler gereklidir. Bu arada, sialon ve silisyum nitrür seramikleri sert, aşınmaya dayanıklı ve termal olarak kararlıdır. Silisyum nitrür ve alüminanın birleştirilmesi sialona kırılma tokluğu ve oksidasyon direnci kazandırır. Silisyum nitrürün düşük termal genleşmesi ve güçlü termal iletkenliği yüksek sıcaklık uygulamaları için idealdir. Havacılık, otomotiv ve elektronik sektörleri bu tür seramikleri daha iyi motor bileşenleri, kesici aletler ve yarı iletken işleme ekipmanları için kullanmaktadır. Bu nedenle, zorlu ortamlarda performansı ve dayanıklılığı artırırlar.
Sialon ve Silisyum Nitrür Seramikler Hakkında
Sialon Seramik
Silikon, alüminyum, oksijen ve nitrojen sialon seramikleri, sofistike malzemeler haline getirir. Sialonlar, silisyum nitrürdeki (Si3N4) silisyum ve nitrojen atomlarının alüminyum ve oksijen ile değiştirilmesiyle elde edilir. Tokluğu ve termal kararlılığı artırır. Sialonlar alfa (α), beta (β) veya karışık fazlı olarak sınıflandırılabilir. Yüksek sıcaklıklarda büyük sertlik ve oksidasyon direncine sahip tek fazlı bir malzeme olan alfa sialonlar, şiddetli aşınma uygulamalarında kullanılır.
Beta siyalonlar, birbirine kenetlenen tane yapısı, kırılma tokluğu ve termal şok direnci sayesinde kesici takımlara ve aşınma bileşenlerine uygundur. Karışık fazlı siyalonlar, alfa ve beta özelliklerini birleştirirken yüksek sıcaklık uygulamaları için sertlik ve tokluğu dengeler.
Silisyum Nitrür Seramikler
Yüksek performanslı silisyum nitrür seramikler (Si3N4) silisyum ve nitrojen bazlıdır. Bu silisyum nitrür seramikler yüksek mukavemet, kırılma tokluğu özellikleri, termal stabilite ve oksidasyon direnci açısından dikkat çekicidir. Silisyum nitrür reaksiyonla bağlanır, sinterlenir veya sıcak preslenir. Nitrürleme silisyum tozu gözenekli, dirençli reaksiyon bağlı silisyum nitrür (RBSN) halinde sıkıştırılır. Sinterlenmiş silisyum nitrür (SSN), yttria veya alüminayı sinterlerken yatak ve türbin bileşenleri için daha yüksek mekanik özelliklere sahip yoğun seramikler üretir. Sıcak preslenmiş silisyum nitrür (HPSN) aynı anda ısı ve basınç uygulanarak üretilir. Yüksek performanslı motor bileşenleri ve elektronik yüzeyler için alışılmadık mekanik mukavemete ve termal iletkenliğe sahip yoğun bir seramiktir.
Sinterleme Prosesleri
Silisyum Nitrür Seramiklerin Sinterlenmesi
Silisyum nitrür (Si3N4) seramik sinterleme sırasında yeşil gövdeler yoğunlaştırılarak güçlü bir yapıya dönüştürülür. Ayrışmayı önlemek için, basınçsız sinterleme 1750°C-1850°C'de azot içinde gerçekleşebilir. Gaz basınçlı sinterleme (GPD), 10 MPa'ya kadar azot gazı basıncı uygularken yoğunlaşmayı artırır. Sinterleme sıcaklıklarını 1700°C'ye düşürebilir ve teorik yoğunluğa yakın bir değere ulaşabilir. Sıcak izostatik presleme (HIP), yüksek sıcaklıkları (1600°C-1800°C) izostatik gaz basıncı (100-200 MPa) ile birleştirerek mekanik nitelikleri artırır. Daha iyi tane büyümesi, mekanik mukavemet ve daha düşük gözeneklilik için sinterleme sıcaklığı, basıncı ve ortamı düzenlenmelidir.
Sialon Seramiklerin Sinterlenmesi
Β′-sialon seramiklerin sinterlenmesinde, silikon nitrür ile paralellikler olduğu kadar farklılıklar da vardır. Her ikisi de yüksek sıcaklıkta sinterleme kullansa da, sialonlar sıvı fazlar oluşturmak ve yoğunlaşmayı artırmak için Y2O3 ve MgO'ya ihtiyaç duyabilir. Katkı maddeleri sinterleme sıcaklığını 1600°C-1750°C'ye düşürebilir ve geçici bir sıvı faz oluşturabilir. Homojen mikroyapı büyümesi için taneleri çözer ve yeniden çökeltir. Çözünme-difüzyon-yeniden çökeltme sinterleme süreci tane boyutunu ve şeklini etkiler. Mikroyapısal kontrol kırılma tokluğunu ve aşınma direncini artırır. Sonuç olarak, katkı maddelerini ve sinterleme ayarlarını yüksek performanslı sialon seramikler için hayati hale getirir.
Sialon ve Silisyum Nitrür Seramik Uygulamaları
Genel Uygulamalar
Yüksek sertlik, aşınma direnci özellikleri ve sıcaklık kararlılığı, sialon ve silisyum nitrür seramikleri (Si3n4) kesici takımlar ve aşındırıcılar için ideal hale getirir. Sialon seramikler, kesici takımları yüksek hızlarda ve sıcaklıklarda keskin tutar. Sonuç olarak, takım değiştirme sıklığını en aza indirir. Silisyum nitrür, yüksek hızlı dökme demir ve sert çelik işlemede verimliliği artırır. Otomotiv motor parçaları ve turboşarjlar bu seramiklere ihtiyaç duyar. Düşük termal genleşmesi ve güçlü termal şok direnci, acımasız durumlarda dayanıklıdır. Yüksek aşınma direnci, düşük sürtünme ve genişletilmiş hizmet ömrü, daha düşük bakım masrafları için endüstriyel ekipman rulmanlarını ve makaralarını artırır.
ZDialer Çağrısı