سيراميك نيتريد السيليكون ، سيراميك SI3N4 ، كرات دوارة ومحامل بكرات

أنواع نيتريد السيليكون

هناك العديد من الطرق المختلفة المستخدمة لإنتاج نيتريد السيليكون ، وكلها مواد منتجة بخصائص مختلفة قليلاً.

• نيتريد السيليكون المرتبط بالتفاعل (RBSN)

• نيتريد السيليكون المرتبط بالتفاعل المتكلس (SRBSN)

• نيتريد السيليكون الملبد بضغط الغاز (GPSN)

• نيتريد السيليكون المضغوط الساخن (HPSN)

• نيتريد السيليكون مضغوط بالتساوي الساخن (HIP-SN)

نيتريد السيليكون المرتبط بالتفاعل (RBSN)

في الأيام المبكرة لنتريد السيليكون ، كان يتم تصنيعه جميعًا عن طريق رابطة التفاعل نظرًا لصعوبة إنتاج مسحوق نيتريد السيليكون.باستخدام هذه الطريقة ، يتم تسخين مضغوط السيليكون في جو غني بالنيتروجين - حيث يرتبط النيتروجين بمسحوق السيليكون لإنتاج جسم نيتريد السيليكون مسامي وغير كثيف تمامًا.هناك القليل من الانكماش في هذه العملية مما يجعل المعالجة الخضراء (معالجة الضغط قبل التلبيد) فعالة للغاية.الخصائص الميكانيكية لـ RBSN ليست جيدة بسبب كثافتها المحدودة (حوالي 70-85٪).بالإضافة إلى ذلك ، فإن بنية المسام الناتجة عن كثافتها المنخفضة تؤدي إلى معدلات أكسدة عالية ومقاومة تآكل ضعيفة.عادة ما يتم استخدامه في تطبيقات درجات الحرارة العالية / الصدمات الحرارية.

نيتريد السيليكون المرتبط بالتفاعل المتكلس (SRBSN)

تستخدم طريقة Reaction Bonded Sintered نفس العملية المذكورة أعلاه ، ومع ذلك ، يتم تضمين مساعدات التلبيد في المسحوق الأصلي (لتعزيز تلبيد المرحلة السائلة) ويتبع ذلك عملية تلبيد إضافية.بعد نيتريد مضغوط السيليكا ، يتم وضع جسم نيتريد السيليكون المسامي في فرن نيتريد عالي الضغط لإزالة المسام وإنتاج منتج أكثر كثافة.هذه الطريقة قديمة إلى حد ما واستخدمت في الغالب بسبب الصعوبة المرتبطة بتصنيع مسحوق نيتريد السيليكون في الأيام الأولى.

نيتريد السيليكون الملبد بضغط الغاز (GPSN)

هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج مكونات نيتريد السيليكون عالية القوة والمعقدة.تستخدم طريقة GPSN مسحوق نيتريد السيليكون الذي تم خلطه بمساعدات التلبيد لتعزيز تلبيد الطور السائل (عادةً الإيتريا ، وأكسيد المغنيسيوم ، و / أو الألومينا) بالإضافة إلى مواد رابطة لتحسين القوة الميكانيكية لجسم السيراميك الأخضر.يتم ضغط المسحوق بالشكل المطلوب ويمكن أن تتم المعالجة الخضراء.يتم بعد ذلك وضع المكابس في فرن به جو نيتروجين مضغوط للمساعدة في التكثيف ومنع تبخر / تحلل السيليكون والنيتروجين والمواد المضافة.

نيتريد السيليكون الملبد بضغط الغاز (GPSN)

تحتفظ شركة Precision Ceramics بمجموعة من قضبان سيراميك نيتريد السيليكون القياسية ، تحولت جميع الدقة إلى تشطيب ممتاز للسطح.يمكن استخدام هذه القضبان كمحامل ، أو مكابس ، أو مكونات محرك ، أو في مجموعة متنوعة من التركيبات الأخرى.بالإضافة إلى ذلك ، تقدم شركة Precision Ceramics خدمات تصنيع / طحن كاملة لتصنيع مكونات نيتريد السيليكون المخصصة.

نيتريد السيليكون المضغوط الساخن (HPSN)

يتم إنتاج HPSN عن طريق الضغط على مسحوق نيتريد السيليكون أحادي المحور (مع إضافات التلبيد) أثناء تطبيق الحرارة في نفس الوقت.مطلوب نوع خاص من الضغط والقوالب لهذه العملية.ينتج نيتريد السيليكون بخصائص ميكانيكية ممتازة ، ومع ذلك ، يمكن فقط إنتاج أشكال بسيطة.نظرًا لأنه من المستحيل استخدام آلة خضراء لمكون يتم ضغطه على الساخن ، فإن طحن الماس هو الطريقة الوحيدة لإنشاء أشكال هندسية معقدة.نظرًا لارتفاع التكاليف والصعوبات المرتبطة بطحن الماس والضغط على الساخن ، يقتصر استخدامه عادةً على إنتاج مكونات بسيطة بكميات صغيرة.

نيتريد السليكون المضغوط المتساوي الساكن الساخن (HIP-SN)

تعمل هذه الطريقة على دمج مسحوق نيتريد السيليكون باستخدام ضغوط عالية ودرجات حرارة عالية.يتم ضغط جسم نيتريد السيليكون ذو المسامية المغلقة بشكل متوازن (ضغط موحد من جميع الجوانب) عبر غاز خامل يصل إلى 2000 بار بينما يتم تسخين الغرفة في نفس الوقت.هذه العملية تضغط بشكل فعال على أي مسام / عيوب من المادة أثناء تلبيدها وتجعل الكثافة أقرب إلى النظرية.يعمل HIPing على تحسين الخصائص الميكانيكية والموثوقية ، ومع ذلك ، فهي عملية مكلفة لا تستخدم عادةً إلا في ظروف محددة للغاية.

تصنيع نيتريد السيليكون

يمكن تشكيل نيتريد السيليكون في حالة خضراء أو بسكويت أو بحالات كثيفة بالكامل.بينما في الشكل الأخضر أو ​​البسكويت ، يمكن تشكيله بسهولة نسبيًا في أشكال هندسية معقدة.ومع ذلك ، فإن عملية التلبيد المطلوبة لتكثيف المادة بالكامل تتسبب في انكماش جسم نيتريد السيليكون بنسبة 20٪ تقريبًا.يعني هذا الانكماش أنه من المستحيل الاحتفاظ بقدر كبير من التحمل عند تصنيع التلبيد المسبق لنتريد السيليكون.من أجل تحقيق تفاوتات شديدة للغاية ، يجب تشكيل / طحن المواد الملبدة بالكامل بأدوات الماس.تستخدم هذه العمليات أداة / عجلة مطلية بالماس دقيقة للغاية لكشط المواد حتى يتم إنشاء الشكل المطلوب.نظرًا للصلابة والصلابة المتأصلة في المادة ، يمكن أن تستغرق هذه العملية وقتًا طويلاً ومكلفة.