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氮化硅陶瓷的应用

发布日期:2021-07-28 08:29:00 作者:admin 点击:18

  1990年代,氮化硅陶瓷隐含的“高热传导”特性被激活,使其应用领域得到进一步扩展。根据经典固体传输理论,哈格蒂和里赫特福特于1995年通过经典固体传输理论计算得到氮化硅晶体的理论热导率为200-320W/m·K;随后,Hirosaki等人用分子动力学方法计算得到了氮化硅晶体在a、c轴上的热导率为170和450W/m·K。目前,已研制成功了导热系数为170W/m·K的氮化硅陶瓷。通过烧结(反应烧结、无压烧结、热压烧结等)获得高强度、高硬度、高导热的陶瓷材料,表现出优良的抗热冲击、耐磨、耐腐蚀性能,广泛应用于轴承、基板、刀具、管壳等场合。

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  1.氮化硅陶瓷轴承。

  滚动疲劳寿命是轴承材料的重要指标。普通结构陶瓷中,氮化硅陶瓷比氧化锆、碳化硅、氧化铝更高,非常适合做轴承材料。

  陶瓷基座氮化硅。

  氮化硅陶瓷轴承比金属钢轴承的密度低、热膨胀系数小、弹性模量和抗压强度高、耐高温、化学腐蚀和自润滑性能好。相同条件下,氮化硅陶瓷轴承的寿命是钢轴承的3-6倍。

  氮化硅陶瓷轴承已广泛应用于电镀设备、高速机床、医疗设备、化工设备、风力发电等机密传动系统。

  2.氮化硅陶瓷散热衬底。

  电子业中的散热片需要及时有效地排出集成电路中各个元件的热量,另外,衬底也需要有足够强的机械性能,以适应温度、压力等恶劣条件。

  尽管氮化硅陶瓷的导热性能比氮化铝、氧化铍要低,但与普通结构陶瓷相比,基本能满足基板的散热要求;此外,氮化硅陶瓷的强度和断裂韧性远远高于其他基板陶瓷,是综合性能非常优越的散热基板材料,已在高铁、电动汽车的电控系统中得到实际应用。

  Ni-Si在电动汽车中的应用。

  3.氮化硅陶瓷刀具。

  高精密设备如数控机床的更新换代要求开发比硬质合金刀具更耐磨、切削速度更高的新型刀具。氮化硅陶瓷刀具具有硬度高、强度高、断裂韧性高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗热震等优点,自然成为新型刀具的不二选择。

  氮化硅陶瓷刀具。

  4.氮化硅陶瓷管/棒。

  该陶瓷耐高温、耐腐蚀,使其尤其适用于加工转轴转子、升液管、加热器保护管、热电偶保护管、活塞杆等陶瓷管/杆等。