氮化硅陶瓷的特性与应用

摘要

氮化硅陶瓷(Silicon Nitride Ceramic)是一种高性能的先进陶瓷材料,以其卓越的机械性能、热稳定性和化学稳定性而闻名。相比其他陶瓷材料,氮化硅陶瓷在高温、高应力及腐蚀性环境中表现出色,广泛应用于航空航天、汽车工业、电子设备和机械工程等领域。其独特的性能组合,包括高断裂韧性、低热膨胀系数和优异的抗热震性能,使其成为极端工况下的理想材料选择。

部分氮化硅陶瓷零件展示
部分氮化硅陶瓷零件展示
性能对比


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*表中数值为典型材料特性


材料特性
  1. 高强度与高韧性

    氮化硅陶瓷具有极高的断裂韧性(6 MPa·m¹/²)和抗弯强度(600MPa),能够承受高应力和冲击载荷,适用于高负荷机械部件。

  2. 优异的耐高温性能

    氮化硅陶瓷可在高达1200°C的环境中稳定运行,其低热膨胀系数(3.1×10⁻⁶/℃)和优异的抗热震性能使其在高温应用中表现卓越。

  3. 卓越的耐磨性

    氮化硅陶瓷的硬度高(维氏硬度15-16 GPa),耐磨性能优异,特别适用于高摩擦、高磨损环境,如轴承、密封件和切削工具。

  4. 良好的化学稳定性

    氮化硅陶瓷对大多数酸、碱和熔融金属具有优异的耐腐蚀性,适用于化工和冶金行业的苛刻环境。

  5. 低密度与轻量化

    氮化硅陶瓷的密度仅为3.2g/cm³,比金属材料更轻,有助于减轻设备重量并提高能效。

  6. 优异的电绝缘性

    氮化硅陶瓷具有高电阻率和低介电常数,是电子和电气设备中理想的绝缘材料。

应用

 

机械与结构陶瓷

  • 轴承与滚珠:氮化硅陶瓷轴承和滚珠因其高硬度、低摩擦系数和耐磨损性能,广泛应用于高速机床、风力发电机和航空航天设备。
氮化硅陶瓷轴承滚子
  • 密封件与阀门:在化工和石油行业中,氮化硅陶瓷密封件和阀门配件能够耐受腐蚀性介质和高温环境,延长设备使用寿命。
  • 切削工具:氮化硅陶瓷刀具在高速切削和硬质材料加工中表现出色,提供高精度和长寿命。

氮化硅陶瓷刀具

 

电子与电气应用

  • 半导体制造:氮化硅陶瓷用于半导体设备的加热器、绝缘部件和晶圆承载器,因其耐高温和电绝缘性能优异。
陶瓷保护套
  • 电路基板与封装材料:在高温电子设备中,氮化硅陶瓷基板提供优异的散热性能和电绝缘性。

氮化硅片开槽氮化硅陶瓷垫片
  • 传感器元件:氮化硅陶瓷用于制造高温压力传感器和加速度传感器,适用于航空航天和汽车工业。

 

化工与高温工业

  • 反应器内衬与管道:氮化硅陶瓷在化工反应器和管道中作为耐腐蚀材料,能够耐受强酸、强碱和高温环境。
抗热震陶瓷保护套筒
  • 高温过滤器:用于高温气体和液体过滤,有效去除杂质并确保系统稳定运行。

  • 耐火材料:在冶金和玻璃工业中,氮化硅陶瓷用作耐火衬里和隔热材料,保护设备免受高温损伤。

 

汽车工业

  • 涡轮增压器转子:氮化硅陶瓷转子因其轻量化、耐高温和低惯性,显著提高了涡轮增压器的响应速度和效率。
  • 发动机部件:用于制造柴油发动机的摇臂垫片、活塞销等部件,减少摩擦和磨损,提高发动机性能
高精密陶瓷件氮化硅陶瓷活塞杆焊接时用的陶瓷定位配件

 

航空航天与军工

  • 燃气轮机叶片:氮化硅陶瓷叶片在高温和高应力环境下表现出色,提高了燃气轮机的效率和可靠性。
  • 导弹天线罩:氮化硅陶瓷因其优异的抗热震性能和介电性能,被用作导弹天线罩材料。

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技术创新与优势

1、技术创新

精密成型与加工

采用先进的气压、热压、等静压、注射成型等工艺,可加工成复杂形状并保持极高精度,满足精密设备需求。

表面处理技术

通过激光打标和表面抛光,提升陶瓷零件的美观度与功能性,如降低表面摩擦系数。

复合材料研发

与其他陶瓷或金属结合,开发出兼具多种性能的复合材料,扩大了应用领域。

环保制造

采用低能耗、高效率的生产工艺,符合绿色制造的现代工业趋势,同时降低了产品成本。

2、实力优势

20 多年先进精密陶瓷制造行业经验,100 多名研发、设计、生产技术团队,4000 多家累计服务国内外客户,3个现代化生产制造基地! 海德精密陶瓷有限公司工厂

精密陶瓷加工

海德精密陶瓷三大加工厂车间展示

陶瓷型材成型烧结

精密陶瓷烧结工厂