לבני סיליקון קרביד מלוכדות סיליקון ניטרידהם סוג של חומרים עקשנים מתקדמים עם חול סיליקון קרביד כחומר הגלם העיקרי וסיליקון ניטריד כשלב ההדבקה. מכיוון ש-SiC ו-Si3N4 הם תרכובות קשורות קוולנטיות, סינטר הוא קשה, וסינטר תגובה משמש בדרך כלל בייצור תעשייתי. SiC משמש כאגרגט, מוסיפים אבקת סיליקון מתכתי, ונבחרים דירוג חלקיקים סביר, מערכת ערבוב ותהליך היווצרות. הגוף הירוק המיובש נורה באווירת חנקן בציוד ירי ייעודי. במהלך תהליך השריפה, ה-Si3N4 הנוצר (שלב חיבור המטריצה) הוא גביש לבן אפרפר, שיכול לשלב ביעילות חלקיקי SiC (אגרגטים) ליצירת מבנה רשת מרחבי, כך שללבנה יש מאפיינים שאין דומה להם של חומרים עקשנים אחרים.
מאפיינים של לבני סיליקון קרביד מלוכדות סיליקון ניטריד
1) לבנים סיליקון ניטריד מלוכדות הן קשות במרקם, עם קשיות Mohs של כ-9. מבין החומרים הלא מתכתיים, הם חומרים בעלי קשיות גבוהה, וקשיותם שנייה רק ליהלום.
2) סיליקון ניטריד בשילוב עם לבני סיליקון קרביד הם בעלי חוזק גבוה בטמפרטורת החדר, ושומרים על חוזק וקשיות כמעט כמו בטמפרטורת החדר בטמפרטורות גבוהות של 1200-1400 מעלות. בהתאם לאווירת השימוש, טמפרטורת השימוש המקסימלית הבטוחה יכולה להגיע ל-1650-1750 מעלות.
3) מקדם ההתפשטות התרמית קטן, והמוליכות התרמית גבוהה בהשוואה ללבני סיליקון קרביד, כך שלא קל לייצר מתח תרמי, יש לו יציבות הלם תרמית טובה וחיי שירות ארוכים. יש לו עמידות חזקה לזחילה בטמפרטורות גבוהות, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני קור וחום קיצוניות, עמידות בחמצון, וקל לייצור לבנים עם דיוק ממדי גבוה העומדים בדרישות.
היקף היישום של לבני סיליקון קרביד מלוכדות סיליקון ניטריד
1: תעשיית הקרמיקה
1.1. בניית תעשיית קרמיקה סניטרית
כיום, בשריפת מוצרי קרמיקה, כבשני גלילה משמשים בעיקר לשריפת קרמיקה סניטרית ואריחי קיר ורצפה, והגלילים של כבשני גלילה עשויים בעצם סיליקון ניטריד בשילוב סיליקון קרביד. היישום של סיליקון ניטריד בשילוב גלילי סיליקון קרביד פותר את בעיית טמפרטורת השריפה הגבוהה ועומס רב, מפחית ביעילות את צריכת האנרגיה של המוצר ומשפר את איכות המוצר.
1.2. תעשיית הקרמיקה לשימוש יומיומי
ישנן שתי דרכים לשריפה של קרמיקה לשימוש יומיומי: האחת היא להשתמש בכבשן הסעות עם כבשן סאגר או כבשן דומה; השני הוא להשתמש בכבשן גלילה באותו אופן כמו בניית קרמיקה סניטרית. שימוש בכלי כבשן העשויים מסיליקון ניטריד בשילוב סיליקון קרביד יכול להפחית משמעותית את יחס המסה של כלי הכבשן ללבנים, לחסוך באנרגיה ולהפחית את הצריכה, ובמקביל לשפר את האיכות והשיעור המוסמך של המוצרים. השימוש בכבשני גלילה לשריפת קרמיקה לשימוש יומיומי ושימוש בסיליקון ניטריד בשילוב גלילי סיליקון קרביד מגדילים את חיי השירות של הכבשן.
1.3. תעשיית חרסינה חשמלית וקרמיקה אלקטרונית
תעשיית החרסינה החשמלית והקרמיקה האלקטרונית דורשת חומרי כבשן בעלי טמפרטורה גבוהה, חוזק גבוה, יציבות תרמית טובה, חיי שירות ארוכים ומחיר סביר, מה שמספק שוק רחב ליישום כלי כבשן העשויים מסיליקון ניטריד בשילוב סיליקון קרביד.
2. תעשייה מטלורגית
2.1. אלומיניום, נחושת, אבץ ותעשיות אחרות
השתמש בסיליקון ניטריד איכותי בשילוב עם חומרי סיליקון קרביד כדי להחליף חומרי פחמן מסורתיים על הדפנות הצדדיות של תאים אלקטרוליטים. הם יכולים לשמש גם כשרוולים תרמו-צמדים למדידת טמפרטורה, בטנות תנורי התכה מאלומיניום, בטנות "כופתאות" לנוזל אלומיניום, כור היתוך, משאבות להעברת נוזל אלומיניום, צינורות, שסתומים, תבניות יציקת אלומיניום, ותבניות נוזליות ליצירת גלגלי רכב.
2.2. תעשיית ייצור פלדה וגלגול
השימוש החשוב ביותר בסיליקון ניטריד כחומר עקשן בתעשיית הפלדה הוא כטבעת הפרדה ליציקה רציפה אופקית. בנוסף, ישנם תנורים תעשייתיים רבים המשתמשים לעיתים קרובות באמצעי קירור מים כדי למנוע התחממות יתר ופגיעה בחלק ממרכיביהם. החומר הטוב ביותר עבור מערכת מסילות הגלישה המקוררות במים הוא סיליקון ניטריד בשילוב עם לבני סיליקון קרביד.
2.3. תעשיית הגנת הסביבה
רוב החרירים בפרויקטים של הסרת גופרית ודניטריזציה עשויים מסיליקון ניטריד בשילוב חומרים סיליקון קרביד. לחרירים שנוצרו ויוצרו באמצעות חומר זה יש תכונות מעולות כגון גודל מדויק, עמידות בפני קורוזיה טובה, עמידות טובה בפני שחיקה, ביצועי אטומיזציה מצוינים וחיי שירות ארוכים.
