窒化ケイ素セラミックスとアルミナの比較

窒化ケイ素(Si₃N₄)

窒化ケイ素はaです高性能工学陶器シリコン(si)原子と窒素(n)原子が共有結合した構造をしています。反応結合、ホットプレス、窒素雰囲気下でのシリコン粉末の焼結などのプロセスによって合成されます。

Si₃N₄有名な優れた強度、破壊靭性、および熱衝撃耐性。タービン部品、転がり軸受、高性能シールなど、高温安定性と機械的応力に対する耐性が要求される用途に広く使用されています。

水晶構造:α-Si₃N₄(六角形)β-Si₃N₄(六角形)とγ-Si₃N₄(立方高圧相关行为)。

アルミナ(Al₂O₃)

アルミナとも呼ばれます酸化アルミニウム,世界で最も一般的に使用される技術セラミックスの一つです。構成(O)アルミ(Al)と酸素の原子成績が度複数の純度で入手可能85% ~ 99。8%アル₂O₃。

アル₂O₃は珍重されるのは解しがたいこと優れた硬度、電気絶縁性、高温特性を有します。エレクトロニクス基板、耐摩耗部品、電気絶縁体、および構造アプリケーションに広く使用されています。

最も安定した形α「引き延ばし₂O₃(鋼玉構造、trigonal水晶制)。段階は他にγ、δ、θ-alumina。

窒化ケイ素(Si₃N₄)でTetrahedral网

構造: 各シリコン原子は4つの窒素原子と共有結合している(sp3混成)。それぞれの窒素原子は3つのシリコン原子の間で共有されており、高密度の3次元ネットワークを形成している。この強い岸から遠ざかって行くボンディングはSi₃N₄素晴らしい機械力と熱の安定だ。βの-Si₃N₄位相(中で最も一般的な工学陶磁器で)構成連動伸びる穀物が高い骨折靭性を分担crack-bridging仕組みに基づいたに貢献する方針だ。

アルミナ(Al₂O₃)塔-鋼玉建物

構造: アルミナ鋼玉組織構造がを採用(三α「引き延ばし₂O₃)、状の酸素ができイオンどこ六角形close-packed (HCP)格子とアルミ陽イオン。などで「~なう」とoctahedral間質がありの3分の2を占める(図示せ残る3分の1は、空席となっている中、□)。この部分岸から遠ざかって行くような性格のイオン結合はアル₂O₃极まる硬度(9モース規模)、电気绝縁、に优れと化学の安定だ。命じの配置Al³⁺イオンと欠員とても対称構造thermodynamically安定しますを作り出し

窒化ケイ素

窒化ケイ素の最も顕著な特性の1つは、itsです卓越した機械的強度と破壊靭性。陶磁器一枚岩中Si₃N₄展示では、最高値国力や屈曲の伝搬抵抗とるからね。はい。

高応力条件下では、窒化ケイ素は他のほとんどのセラミックスと比較してクラックや壊滅的な破壊に対して非常に耐性があります。衝撃エネルギーを吸収し、圧力下で変形に耐える能力があるため、このような高性能部品に最適な材料ですタービンブレード、精密ベアリング、および機械シール.

細長いβ-Si₃N個の三角形を作る₄粒自己強化する微视的構造クラックブリッジと穀物の引き抜きメカニズムは、エンジニアリングセラミックスの中でもユニークな自然な靭性を提供します。

アルミナ

アルミナはそのためによく評価されています高い圧縮強度と極端な硬度。ビッカース硬度は最大20 gpa(純度と粒径に依存)であり、入手可能な酸化物セラミックスの中で最も硬いものの1つである。

しかし、アル₂O₃は比較的もろい窒化ケイ素より破壊靭性が低く、衝撃荷重や高応力条件下でのクラックやチッピングの影響を受けやすくなります。

このような制限があるにもかかわらず、アルミナは、極端な機械的力が主な問題ではない用途のための優れた選択肢ですプレート、絶縁体、および構造部品を着用してください下ような圧縮られるようになっています。

窒化ケイ素

窒化ケイ素は、高温環境で優れています,可能1400°cまでの持続運転。◆係数熱が著しく低い現象(ワイン≈3.2×10⁻⁶/°C)「適度な熱伝導率は、合わせ優れた耐熱衝撃性.

つまりSi₃N₄成分のことは我慢すればいい快速(英字表記rapid温度だめ?血管のバイパス手術変動や公演など財産が航空宇宙タービンにとって非常に重要エンジン照明器具のガスタービンコンポーネント、高温shaolian炉たよ

アルミナ

アルミナは耐熱セラミックでもありますが、その最適性能範囲は一般的に超えません1200°C(2192戸°F)。より高い水準、抵抗を隠せる立派な熱ショックながらワイン(≈8.1×10⁻⁶/°C)「熱伝導率の高いじゃなくて極端な熱サイクル条件下での窒化ケイ素よりも安定性が低い.

アルミナは、窯の家具、炉管、耐火ライニングなど、安定した高温が必要な用途に適していますが、頻繁かつ急速な温度変化を受けるコンポーネントには最適ではない場合があります。

窒化ケイ素

窒化ケイ素提供上級の耐摩耗性その硬さと靭性の組み合わせによって駆動されます。◆摩擦係数が低い(特にセルフコーディングペアで)回転部品や摺動部品の摩耗を大幅に低減します。

こいつは並外れSi₃N₄信頼できる選択精密ベアリング、切削工具、プレートを着用してください。実際、窒化ケイ素軸受ボールは、現在、高速スピンドル軸受およびモータースポーツおよび航空宇宙アプリケーションで使用されるハイブリッド軸受の標準となっており、鋼と比較して3 ~ 10倍の寿命を延長します。

アルミナ

アルミナはそのために有名です極端な硬度これは、研磨摩耗および傷に対する優れた耐性を提供します。これは、利用可能な最も硬いセラミック材料の1つであり、理想的です研削媒体、耐摩耗性ライニング、および研磨切削工具.

しかし、アルミナは高い耐摩耗性がありますが、その靭性が低いため、窒化ケイ素がより優れた性能を発揮する衝撃またはサイクル負荷条件下で表面チッピングまたは微細破壊の影響を受けやすい可能性があります。

窒化ケイ素

窒化ケイ素はaです良好な電気的絶縁体しかし、その誘電特性はアルミナほど顕著ではありません。一定のアプリケーションで-電力電子、半導体処理設備我々の幸せがモートケイリンからラストハースまで拡がりなど₃N₄適度な絶縁要望にお応えでき十分。誘電率(εᵣ≈9)と誘電体力合わせて物を特定电子パッケージ基板アプリケーション機械の靭性がありも必要であることがわかる。

アルミナ

アルミナはエンジニアリングセラミックスの電気絶縁のゴールドスタンダード。高い抵抗率(10¹⁴Ω・常温でcm)、卓越した制誘電体力により、低誘電体損失を素材に自らの選択肢を勝ち取りましょ電子基板、高電圧絶縁体、スパークプラグ本体、コンデンサ誘電体。高純度アルミナ(99.5%以上)は、最大の絶縁性能が重要となる最も要求の厳しい電気用途に使用されています。

窒化ケイ素

窒化ケイ素展示●耐热異例腐蚀性特に化学薬品や湿気の多い環境での使用に適しています。その化学的不活性性は、厳しい用途に適しています化学処理、半導体製造、医療用インプラント装置。Si₃N₄は最も酸に強い(辛いので集中HFやH₂₄を除く)、アルカリは、その間に融解非鉄金属と、を行うには最適だ坩堝ノズルと熱電対保護管金属鋳造作戦ね

アルミナ

アルミナも提供优れた耐食性抵抗しかし、それは特定の酸性またはアルカリ性条件下で窒化ケイ素ほど安定ではありません。アル₂O₃は、効果的に中立的或いはやさしい弱酸性/アルカリ性で環境。しかし、強酸(特にhclやhf)や強アルカリ(naoh、koh)の攻撃を受けると、高温で分解することがあります。広く使われている化学ポンプシール、ラボウェア、および生物医学インプラント生体適合性も利点になります

窒化ケイ素アプリケーション

• 航空宇宙:タービンブレード、燃焼器ライナー、ノズルガイド翼、およびジェットエンジン部品

• 自動車:ターボチャージャーローター、グロープラグ、ディーゼルパティキュレートフィルタ基板、およびバルブトレインコンポーネント

• 発電:ガスタービンのホットセクション部品、熱交換器チューブ、および溶融金属処理コンポーネント

• ベアリング&封印:ポンプやコンプレッサーのためのハイブリッドベアリングボール、フルセラミックベアリング、および機械的なフェースシール

• 製作:切削工具のインサート、成形金型、および溶接ポジショナ

• 半導体:ウェーハ処理コンポーネント、エッチングリング部品、cvd / pvd治具

アルミナアプリケーション

• 電子:icパッケージ、回路基板(厚膜/薄膜)、ledパッケージ、センサーハウジング

• 医療機器:人工股関節、歯科インプラント、外科用器具、および生物医学センサーコンポーネント

• 着篇耐摩耗性ライニング、繊維ガイド、ポンプシール、およびサンドブラストノズル

• 電気:高電圧絶縁体、プラグ本体、熱電対管、および貫通絶縁体をスパーク

• 化学処理类:ラボるつぼ、触媒支持体、フィルターメンブレン、耐腐食性ライニング

• 国防&、防具:弾道装甲板、透明アルミナ窓(alon)、およびラドーム

窒化ケイ素を選ぶ(Si₃N₄):

• アプリケーションは、高い機械的応力または衝撃荷重

• 作動温度を超え1200°Cまたは参加快速熱自転車

• タフネス骨折です重要な設計要件はありますか

• 低摩擦と高い耐摩耗性in軸受または回転アプリケーションが必要

• 化学inertness攻撃的な環境では最も重要です

• 体重を减らすのは重要な(Si₃N₄は~ 20%アル₂O₃)より軽い

選択アルミナ(Al₂O₃):

• 电気绝縁第一に必要なのは

• 最大硬度と耐摩耗性が必要

• このアプリケーションは適度な気温(1200°c以下)定常状態の熱条件

• の(Al₂O₃大切なことは、一般に3 ~ 5×ほど高くSi₃N₄)

• 生体適合性医療用インプラントに必要なのでしょうか

• Large-volumeプロダクションでサプライチェーン成立が好ましい