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陶瓷应用

氮化硅的性能及用途是什么,氮化硅陶瓷基板生产厂家

更新时间  2023-09-24 阅读 168

如今高导热氮化硅陶瓷基板因其优异的机械性能和高导热性而成为下一代大功率电子器件不可缺少的元件,适用于复杂和极端环境中的应用。在这里,我们概述了制备高导热氮化硅陶瓷的最新进展。

首先,对影响氮化硅陶瓷热导率的因素进行说明,这些包括晶格氧和晶界相,以及晶格的氧含量,这是主要的影响因素。优异的弯曲强度、高断裂韧性和良好的导热性使氮化硅非常适用于电力电子基板。陶瓷的特性以及对局部放电或裂纹扩展等关键值得详细比较显示出对最终基板行为(如导热性和热循环行为)的显着影响。

氮化硅陶瓷基板具有耐高温、耐腐蚀、耐磨和独特的电学性能,被认为是最有发展前景的高温结构陶瓷材料之一。下面就让小编介绍氮化硅陶瓷基板的5大应用都有哪些?

1、航空发动机

在未来航空发动机的机械结构将比现有类型更简单,部件更少,并在更高的涡轮入口温度和部件负载下运行。其可靠性和部件寿命也将得到提高。涡轮材料必须在抗拉强度、抗蠕变性、耐高温腐蚀、抗冲击损伤等方面满足要求。使用具有更好热性能的陶瓷材料可以减少所需的冷却空气量并显着提高气体温度。

过去大型航空发动机主要采用镍基高温材料,氮化硅材料在1000℃以上的温度下比镍基耐热合金具有更高的强度、更好的蠕变强度和抗氧化性,并且具有较小的比重。仅为耐热合金的40%,可以满足未来航空发动机减重、减油的要求。

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2、机械工业

氮化硅陶瓷在机械工业中可用作涡轮叶片、机械密封片、高温轴承、高速刀具、永久模具等。传统机械行业的很多设备都使用金属材料。由于金属会被腐蚀,这些设备的可靠性和使用寿命都会受到很大影响。氮化硅陶瓷材料具有优良的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温热震性。可在机械工业领域替代金属材料。

例如氮化硅可用于制造重量轻、刚性高的滚珠轴承。它比金属轴承具有更高的精度,产生的热量更少,并且可以在更高的温度和腐蚀性介质中运行。氮化硅陶瓷制成的蒸汽喷嘴具有耐磨、耐热的特点,在650℃的锅炉中使用几个月后无明显损坏,而其他耐热、耐腐蚀的合金钢喷嘴只能相同条件下使用1-2个月。

3、超细磨

氮化硅陶瓷是共价化合物,其键合主要依靠原子间的共价键,制备的材料本身具有较高的硬度和耐磨性。氮化硅硬度高,仅次于金刚石、立方氮化硼等少数超硬材料,具有低摩擦系数和自润滑性能。在超细粉体和食品加工行业,氮化硅陶瓷磨球的性能高于传统磨球,硬度更高,耐磨性更优越。

4、陶瓷基板

随着信息技术的飞速发展,集成电路的集成度越来越高,布线密度也越来越高。如果电子封装基板不能及时散热,就会在集成电路上积聚大量热量,最终导致其失效和损坏。因此,氮化硅陶瓷基板导热性极为重要。氮化硅陶瓷基板是综合性能最好的结构陶瓷材料,单晶氮化硅的理论热导率可达400Wm-1以上,具有成为高热导率衬底的潜力,由于其优异的机械性能和高导热性能力。

5、冶金领域

氮化硅陶瓷材料具有优良的化学稳定性和优良的机械性能,它们可用作冶金工业中的坩埚、燃烧器、铝电解槽内衬等热工设备的部件。氮化硅陶瓷具有良好的抗氧化性。抗氧化温度可高达1400℃。在1400℃以下的干燥氧化气氛中稳定,使用温度可达1300℃。而氮化硅材料可用于急冷急热的环境,因此在冶金行业也有非常广泛的应用。