Pourquoi les produits en nitrure de silicium subissent-ils parfois une densification par frittage ?

De nombreuses entreprises industrielles sont actuellement confrontées à de lourdes charges de travail, car la société dépend fortement des matières premières chimiques. Pour garantir un approvisionnement suffisant en ces matériaux, de nombreuses entreprises choisissent de les produire et de les vendre, formant ainsi une chaîne industrielle lucrative. Les produits en nitrure de silicium sont fréquemment observés dans notre vie quotidienne ; ils sont non seulement largement utilisés mais aussi extrêmement durables. Alors, quelles sont leurs propriétés et applications ?

Les produits en nitrure de silicium contiennent des matériaux structurels essentiels. Ils sont utilisés non seulement dans la céramique, mais également dans de nombreux produits électroniques, ainsi que dans des composants aérospatiaux et automobiles, tels que des outils de coupe, des roulements en céramique, des rotors de turbine et des dissipateurs thermiques. De plus, son frittage et sa densification revêtent une grande importance pour son développement et son application.

En plus des propriétés mentionnées ci-dessus, il possède également une résistance à l'usure et, surtout, un pouvoir lubrifiant. Le nitrure de silicium est un matériau ultra-dur doté d'un pouvoir lubrifiant et d'une résistance à l'usure inhérents ; il ne réagit pas avec d'autres acides inorganiques à l'exception de l'acide fluorhydrique, présente une forte résistance à la corrosion et résiste à l'oxydation à haute température.

Le principal avantage réside dans son excellente résistance aux chocs thermiques. Il peut résister à des températures de l'air supérieures à 1 000 degrés Celsius, suivies d'un refroidissement rapide puis d'un réchauffage sans se fissurer. En raison de ces propriétés supérieures, il est fréquemment utilisé dans la fabrication de roulements, de joints de turbines à gaz, d'aubes de turbine et de moules permanents.

Les produits en nitrure de silicium ont un point de fusion proche de 2 000 degrés Celsius et une densité de 3,44 g/cm³. Sa formule chimique est Si₃N₄, un solide cristallin pulvérulent blanc. Les recherches sur sa résistance aux chocs thermiques sont encore limitées. La résistance aux chocs thermiques des produits structurels est une combinaison de propriétés physiques et thermodynamiques. De nombreuses applications des céramiques de nitrure de silicium dépendent de la température- ; des changements drastiques de température dans l’environnement peuvent réduire considérablement ses propriétés physiques. Par conséquent, la recherche sur la résistance aux chocs thermiques de la nanotechnologie revêt une valeur théorique cruciale.

Cependant, il est important de noter que ce point de fusion n’existe pas sous pression normale. Il se décompose à des températures supérieures à 1 800 degrés Celsius. Il peut résister à une oxydation jusqu'à 1 400 degrés Celsius, avec des applications pratiques atteignant 1 200 degrés Celsius. Au-delà de cette température, sa résistance mécanique diminue. Les produits en nitrure de silicium sont des composés covalents avec une énergie de liaison élevée. Même dans l'atmosphère, sous l'action des scories, un film protecteur d'oxydes métalliques se formera. Par conséquent, les produits en nitrure de silicium ont une excellente fiabilité chimique organique. Ils ne seront pas oxydés à des températures inférieures à une certaine plage. À 1 200 ~ 1 600 degrés, un film protecteur se forme, empêchant une oxydation supplémentaire. Nitrure de silicium + 3CO2=2N2 + 3Dioxyde de silicium. Il ne réagit pas avec l'eau.