Bloc de positionnement de soudure en céramique de nitrure de silicium utilisé pour les appareils électroniques

       Bloc de positionnement de soudure en céramique de nitrure de silicium utilisé pour les appareils électroniques et les machines textiles

1 .Descriptifs :

La céramique de nitrure de silicium (Si3N4) est un composé inorganique non métallique avec de fortes liaisons covalentes.Son unité structurale de base est un tétraèdre.L'atome de silicium est situé au centre du tétraèdre et les quatre atomes d'azote sont situés aux quatre sommets du tétraèdre.La forme de quatre tétraèdres partageant un atome de silicium forme une structure de réseau continue et solide dans l'espace tridimensionnel.De nombreuses propriétés du nitrure de silicium sont dues à sa structure particulière.Par conséquent, la force de liaison entre les atomes d'azote et les atomes de silicium dans la structure Si3N4 est très forte.En tant que céramique structurelle à haute température, elle est connue comme le "champion polyvalent" des matériaux céramiques.

Le nitrure de silicium (Si3N4) contient trois formes cristallines et deux formes cristallines sont courantes.L'un est α-Si3N4, cristal en forme d'aiguille, qui est blanc ou blanc cassé, et l'autre est β-Si3N4, qui est de couleur plus foncée et est un polyèdre granulaire dense ou un prisme court.Les deux sont hexagonaux.

Un ordre d'empilement plus long conduit à une dureté plus élevée de la phase α que de la phase β.Cependant, la phase α est chimiquement instable par rapport à la phase β.Ainsi à haute température de la phase liquide, la phase α se transforme toujours en phase β.Par conséquent, β-Si3N4 est la principale forme utilisée dans les céramiques de nitrure de silicium.

2 .Caractéristiques de performance des matériaux en nitrure de silicium

UN .Propriétés physiques du nitrure de silicium :

un .Propriétés thermiques : C'est une substance réfractaire à haute température sans point de fusion.Il se décompose à environ 1900°C sous pression normale.Il a une forte résistance au fluage sous haute pression.Le point de ramollissement du nitrure de silicium fritté par réaction sans liant peut atteindre 1 800 °C ;

b.Bonne conductivité thermique;

c.Petit coefficient de dilatation thermique ;

ré .Bonne performance d'isolation électrique, petit coefficient diélectrique, tension de claquage élevée.

B.Propriétés chimiques du nitrure de silicium :

un .Résistance à l'oxydation : Ne réagit pas avec l'oxygène dans une atmosphère sèche en dessous de 800 °C ;

b.Résistance à la corrosion des métaux en fusion : le nitrure de silicium ne s'infiltre pas et ne corrode pas la fonte des métaux élémentaires (sauf le cuivre) ;

c.Résistance à la corrosion acide, alcaline et saline : facilement soluble dans l'acide fluorhydrique et inefficace avec l'acide dilué.

C. Propriétés mécaniques du nitrure de silicium :

un .La résistance à haute température est bonne, et la résistance à haute température à 1200°C a peu d'atténuation par rapport à la résistance à température ambiante.De plus, sa vitesse de fluage à haute température est très faible.Celles-ci sont déterminées par la nature des liaisons covalentes fortes ;

b.Dureté élevée, juste derrière quelques matériaux super durs tels que le diamant, le BN cubique et le B4C ;

c.Le coefficient de frottement est petit et autolubrifiant, ce qui est similaire à la surface métallique avec de l'huile.

3 .Application de la céramique de nitrure de silicium

Industrie automobile : La principale application du nitrure de silicium fritté est dans l'industrie automobile en tant que matériau de pièce de moteur.Dans les moteurs à allumage par étincelle, le nitrure de silicium est utilisé pour réduire l'usure des culbuteurs, les turbocompresseurs pour une inertie plus faible et moins de retard du moteur, et les soupapes de contrôle des gaz résiduaires pour une accélération accrue.

Roulements : Par rapport à d'autres céramiques, les céramiques en nitrure de silicium ont une bonne résistance aux chocs.Par conséquent, les roulements à billes en céramique de nitrure de silicium sont utilisés dans les roulements de performance.Un exemple représentatif est l'utilisation de roulements en nitrure de silicium dans les moteurs principaux des navettes spatiales de la NASA.Comme les roulements à billes en nitrure de silicium sont plus durs que le métal, cela réduit le contact avec la piste de roulement.Les roulements à billes en nitrure de silicium peuvent être trouvés dans les roulements automobiles haut de gamme, les roulements industriels, les éoliennes, les sports mécaniques, les vélos, les patins à roulettes et les planches à roulettes.

Matériaux à haute température : Le nitrure de silicium est utilisé depuis longtemps dans les applications à haute température.En particulier, il a été identifié comme l'un des rares matériaux céramiques monolithiques capables de résister aux chocs thermiques sévères et aux gradients thermiques générés dans les moteurs-fusées à hydrogène/oxygène.

Médical : Le nitrure de silicium a de nombreuses applications orthopédiques.Le matériau est également une alternative au PEEK (polyéther éther cétone) et au titane utilisés dans les dispositifs de fusion vertébrale.Par rapport au PEEK et au titane, la surface hydrophile et microstructurée du nitrure de silicium contribue à la résistance, la durabilité et la fiabilité du matériau.