نترود السيليكون السيراميكس Si3n4 السيراميكس حلقات الكرة الدوارة / الدوامات

أنواع نتريد السيليكون

هناك العديد من الطرق المختلفة المستخدمة لإنتاج نتريد السيليكون، وكلها تنتج مواد ذات خصائص مختلفة قليلاً.

• نتريد السيليكون المرتبط بالتفاعل (RBSN)

• نتريد السيليكون المرتبط بالتفاعل المتكلس (SRBSN)

• نتريد السيليكون المتكلس بالضغط الغازي (GPSN)

• نتريد السيليكون المضغوط على الساخن (HPSN)

• نتريد السيليكون المضغوط المتساوي الحرارة على الساخن (HIP-SN)

نتريد السيليكون المرتبط بالتفاعل (RBSN)

في الأيام الأولى لنتريد السيليكون، كان يتم تصنيعه بالكامل عن طريق الترابط التفاعلي نظرًا لصعوبة إنتاج مسحوق نتريد السيليكون. باستخدام هذه الطريقة، يتم تسخين مادة السيليكون المضغوطة في جو غني بالنيتروجين – يرتبط النيتروجين بمسحوق السيليكون لإنتاج جسم نتريد السيليكون المسامي وغير الكثيف بالكامل. هناك انكماش قليل في هذه العملية مما يجعل التشغيل الأخضر (تشغيل المدمجة قبل التلبيد) فعالاً للغاية. الخصائص الميكانيكية لـ RBSN ليست جيدة بسبب كثافته المحدودة (حوالي 70 – 85٪). بالإضافة إلى ذلك، فإن هيكل المسام الناتج عن كثافته المنخفضة يؤدي إلى ارتفاع معدلات الأكسدة وإلى ضعف مقاومة التآكل. عادة ما يتم استخدامه في تطبيقات الصدمات الحرارية/درجة الحرارة العالية.

نتريد السيليكون المرتبط بالتفاعل المتكلس (SRBSN)

تستخدم طريقة الترابط التفاعلي المتكلس نفس العملية المذكورة أعلاه، ومع ذلك، يتم تضمين مساعدات التلبيد في المسحوق الأصلي (لتعزيز التلبيد في الطور السائل) وتتبع عملية تلبيد إضافية. بعد أن يتم نيترة مادة السيليكا المضغوطة، يتم بعد ذلك وضع جسم نتريد السيليكون المسامي في فرن نيترة عالي الضغط لإزالة المسام وإنتاج منتج أكثر كثافة. هذه الطريقة قديمة إلى حد ما وكانت تستخدم في الغالب بسبب الصعوبة المرتبطة بتصنيع مسحوق نتريد السيليكون في الأيام الأولى.

نتريد السيليكون المتكلس بالضغط الغازي (GPSN)

هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج مكونات نتريد السيليكون عالية القوة والهندسة المعقدة. تستخدم طريقة GPSN مسحوق نتريد السيليكون الذي تم خلطه مع مساعدات التلبيد لتعزيز التلبيد في الطور السائل (عادةً الإيتريا وأكسيد المغنيسيوم والألومينا) بالإضافة إلى المواد الرابطة لتحسين القوة الميكانيكية للجسم الخزفي الأخضر. يتم ضغط المسحوق في الشكل المطلوب ويمكن أن يتم التشغيل الأخضر. ثم يتم وضع المواد المضغوطة في فرن به جو نيتروجين مضغوط للمساعدة في التكثيف ومنع تبخر/تحلل السيليكون والنيتروجين والمواد المضافة.

نتريد السيليكون المتكلس بالضغط الغازي (GPSN)

تقوم Precision Ceramics بتخزين مجموعة من قضبان السيراميك القياسية من نتريد السيليكون، وكلها مصقولة بدقة للحصول على تشطيب سطحي ممتاز. يمكن استخدام هذه القضبان كمحامل أو مكابس أو مكونات محركات أو في مجموعة متنوعة من التجميعات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، تقدم Precision Ceramics خدمات كاملة للمعالجة/الطحن لتصنيع مكونات نتريد السيليكون المخصصة.

نتريد السيليكون المضغوط على الساخن (HPSN)

يتم إنتاج HPSN عن طريق الضغط أحادي الاتجاه لمسحوق نتريد السيليكون (مع إضافات التلبيد) مع تطبيق الحرارة في نفس الوقت. مطلوب نوع خاص من المكابس والقوالب لهذه العملية. ينتج نتريد السيليكون بخصائص ميكانيكية ممتازة، ومع ذلك، لا يمكن إنتاج سوى أشكال بسيطة. نظرًا لأنه من المستحيل تشغيل مكون أخضر مضغوط على الساخن، فإن الطحن الماسي هو الطريقة الوحيدة لإنشاء أشكال معقدة. نظرًا للتكاليف والصعوبات العالية المرتبطة بالطحن الماسي والضغط الساخن، فإن استخدامه يقتصر عادةً على إنتاج مكونات بسيطة بكميات صغيرة.

نتريد السيليكون المضغوط المتساوي الحرارة على الساخن (HIP-SN)

تعمل هذه الطريقة على دمج مسحوق نتريد السيليكون باستخدام ضغوط ودرجات حرارة عالية. يتم ضغط جسم نتريد السيليكون ذو المسامية المغلقة بشكل متساوي (ضغط موحد على جميع الجوانب) عبر غاز خامل يصل إلى 2000 بار بينما يتم تسخين الحجرة في نفس الوقت. تعمل هذه العملية على ضغط أي مسام/عيوب من المادة أثناء التلبيد وتقريب الكثافة من الناحية النظرية. يحسن HIPing الخصائص الميكانيكية والموثوقية، ومع ذلك، فهي عملية مكلفة لا تستخدم عادة إلا في ظروف مختارة للغاية.

تشغيل نتريد السيليكون

يمكن تشغيل نتريد السيليكون في الحالات الخضراء أو البسكويت أو الكثيفة بالكامل. بينما في الشكل الأخضر أو البسكويت، يمكن تشغيله بسهولة نسبية في أشكال معقدة. ومع ذلك، فإن عملية التلبيد المطلوبة لتكثيف المادة بالكامل تتسبب في انكماش جسم نتريد السيليكون بحوالي 20٪. هذا الانكماش يعني أنه من المستحيل الحفاظ على تفاوتات ضيقة جدًا عند تشغيل نتريد السيليكون قبل التلبيد. من أجل تحقيق تفاوتات ضيقة جدًا، يجب تشغيل/طحن المادة المتلبدة بالكامل باستخدام أدوات ماسية. تستخدم هذه العمليات أداة/عجلة مطلية بالماس دقيقة جدًا لإزالة المادة حتى يتم إنشاء الشكل المطلوب. نظرًا للصلابة والصلابة المتأصلة للمادة، يمكن أن تكون هذه عملية تستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة.