Silikon Nitrür Si3n4

Silisyum nitrür ürünleri, prosese göre reaksiyon sinterleme ürünleri, sıcak presleme ürünleri, atmosferik basınç sinterleme ürünleri, izostatik presleme sinterleme ürünleri ve reaksiyon ağır sinterleme ürünlerine ayrılabilir. Bunlar arasında reaksiyon sinterlemesi, silikon nitrür refrakter ürünlerin üretiminde yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir.

Reaksiyon sinterleme yöntemiyle silikon nitrür ürünlerinin üretimi, yeşil gövde kurutulduktan, nitrojende 1350 ~ 1400 dereceye ısıtıldıktan sonra, ince öğütülmüş silikon tozu (partikül boyutu genellikle 80μm'den azdır) üretmek, mekanik veya izostatik presleme ile kalıplamak, ve pişirme işlemi sırasında aynı anda nitrürlenir. Bu üretim yönteminde hammadde koşulları, pişirme prosesi ve atmosfer koşulları ürünün performansı üzerinde büyük etkiye sahiptir.

Silika tozu Fe, Ca, Aì, Ti vb. gibi birçok yabancı madde içerir. Fe'nin reaksiyon sürecinde bir katalizör olduğu kabul edilir. Silikonun difüzyonunu teşvik edebilir ancak aynı zamanda gözeneklilik gibi kusurlara da neden olacaktır. Bir katkı maddesi olarak Fe'nin ana rolü: ürünün yüzeyinde SiO2 oksit filminin oluşumunu teşvik etmek için reaksiyon sürecinde bir katalizör olarak kullanılabilir; Bir demir-silikon eriyik sistemi oluşturulur ve nitrojen sıvı FeSi2 içinde çözülür, bu da -Si3N4 oluşumunu destekler. Ancak demir parçacıklarının çok büyük olması veya içeriğinin çok yüksek olması durumunda üründe gözeneklilik gibi kusurlar da ortaya çıkacak ve bu da performansı düşürecektir. Genellikle eklenen demir miktarı 0~%5'tir. Al, Ca, Ti gibi safsızlıklar ve diğer safsızlıklar silikonla ötektik oluşturmak kolaydır. Uygun miktarda ilave, sinterlemeyi destekleyebilir ve ürünün performansını artırabilir.

Parçacık boyutu ne kadar ince olursa ve spesifik yüzey alanı ne kadar büyük olursa pişirme sıcaklığı o kadar düşük olur. İri tane boyutuna göre üründeki -Si3N4 miktarı artar. Silika dumanının parçacık boyutunun azaltılması, ürünün mikroskobik gözenek boyutunu azaltabilir. Uygun parçacık boyutu oranı, ürünlerin yoğunluğunu artırabilir.

Sıcaklığın nitrürleme hızı üzerinde güçlü bir etkisi vardır. Nitrürleme reaksiyonu 970~1000 derecede başlar ve reaksiyon hızı yaklaşık 1250 derecede hızlanır. Yüksek sıcaklık aşamasında, ekzotermik reaksiyon nedeniyle, eğer sıcaklık hızlı bir şekilde silikonun erime noktasını (1420 derece) aşarsa, silikonun akması kolaydır, bu da silikon tozu gövdesinin erimesine ve çökmesine neden olur.

Nisan 2023'te, Leibniz Üniversitesi Fotonik Enstitüsü müdürü Michael M. "Hibrit teknoloji" yardımıyla Kus ekibi, indiyum fosfitten yapılmış bir lazeri, bir filtreyi ve silikon nitrürden yapılmış bir boşluğu birleştirdi ve entegre etti. bunları tek bir çipe yerleştiriyoruz. 

2023 yılında, Kore Malzeme Araştırma Enstitüsü Mühendislik Seramik Laboratuvarı'ndan bir araştırma ekibi, elektrikli araç tahrik modülleri için silikon nitrür rulman bilyaları üretti. Silikon nitrür bilya teknolojisi kullanan hibrit rulmanların küresel pazar büyüklüğünün 1,3'ün üzerine çıkması bekleniyor. 2026 yılına kadar trilyon kazanılacak.