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Czech Cerâmica de nitreto de silício (Si3N4)
Cerâmicas de nitreto de silício: tipos, propriedades e aplicações de materiais avançados de nitretoCerâmicas de nitreto de silício são cerâmicas avançadas compostas principalmente de nitretos, com duas formas cristalinas principais: nitreto de silício α e nitreto de silício β. Dependendo do processo de sinterização, são categorizadas em nitreto de silício prensado a quente e nitreto de silício ligado por reação.
Processos de Sinterização
Nitreto de silício prensado a quente
-
- Este tipo é feito pressionando pó de nitreto de silício em um molde e sinterizando-o a 1700°C sob pressão de 20-30 MPa.
- Produz cerâmicas densas e sem poros, com excelente resistência à flexão e tenacidade.
Nitreto de silício ligado por reação
-
- Começa com pó de silício (Si) ou nitreto de silício (Si₃N₄), que é moldado e então aquecido em uma atmosfera rica em nitrogênio para formar nitreto de silício (Si + N₂ → Si₃N₄).
- Os produtos finais são altamente precisos em termos de dimensões, mas contêm 20% a 30% de porosidade, o que os torna menos fortes, duros e tenazes em comparação ao nitreto de silício prensado a quente.
Entre todas as cerâmicas, o nitreto de silício oferece a melhor resistência ao choque térmico.
Principais Características de Nitreto de silício Cerâmico
- Excelente autolubrificação e resistência ao desgaste
- Baixo coeficiente de expansão térmica
- Excelente resistência ao choque térmico
- Alta dureza e baixo coeficiente de atrito (0,1-0,2)
- Boa estabilidade química e isolamento elétrico
Tabela de propriedades da cerâmica de nitreto de silício
| Propriedade | Unidades | Nitreto de silício (Si₃N₄) |
| Em geral | ||
| Cor | — | Black |
| Permeabilidade a gases | atms-cc/sec | Estanque ao gás < 10⁻¹⁰ |
| Absorção de água | % | 0 |
| Densidade | g/cm³ | 3.20 |
| Propriedades mecânicas | ||
| Dureza Vickers （500 g） | GPa (kg/mm²) | 15 (1529) |
| Dureza (R45N) | — | 83 |
| Tenacidade à fratura (viga entalhada) | MPa·m¹/² | 6 |
| Resistência à flexão (MOR) | MPa (psi x 10³) | 900 (130) |
| Resistência à Tração @ RT | MPa (psi x 10³) | 537 (78) |
| Resistência à compressão @ RT | MPa (psi x 10³) | 2500 (362) |
| Módulo de elasticidade | GPa (psi x 10⁶) | 300 (44) |
| Razão de Poisson | — | 0.28 |
| Propriedades térmicas | ||
| C.T.E. (25 – 600°C) | x 10⁻⁶/°C | 2.9 |
| Condutividade térmica à temperatura ambiente | W/m·K | 29 |
| Temperatura máxima de uso | Fahrenheit (°F) | 2462 |
| Temperatura máxima de uso | Fahrenheit (°F) | 1350 |
| Propriedades elétricas | ||
| Rigidez Dielétrica | V/mil | 300 |
| Constante Dielétrica @ 1 MHz | — | 9.1 |
| Resistividade volumétrica, 25°C | ohms-cm | > 10¹⁴ |
*Os valores representam propriedades típicas do material e podem variar dependendo da configuração do produto e do processo de fabricação,
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*Os valores representam propriedades típicas do material e podem variar dependendo da configuração do produto e do processo de fabricação,
Nitreto de silício prensado a quente (HPSN)
- Ferramentas de corte
- Peças de formato simples para aplicações de desgaste e alta temperatura
- Componentes de rolamentos
Nitreto de silício ligado por reação (RBSN)
- Ideal para formas complexas que exigem alta precisão
- Anéis de vedação na indústria petroquímica
- Pás de rotor de turbina a gás
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