سلام! من به عنوان تأمین کننده سرامیک نیترید سیلیکون ، دست اول دیدم که روند عملیات حرارتی برای این ماده شگفت انگیز چقدر مهم است. سرامیک نیترید سیلیکون به دلیل مقاومت بالا ، مقاومت در برابر شوک حرارتی عالی و مقاومت در برابر سایش بسیار شناخته شده است. اما دقیقاً چگونه عملیات حرارتی بر آن تأثیر می گذارد؟ بیایید شیرجه بزنیم و دریابیم.
مبانی سرامیک نیترید سیلیکون
قبل از اینکه در مورد عملیات حرارتی صحبت کنیم ، بیایید به سرعت آنچه را که سرامیک نیترید سیلیکون است ، طی کنیم. این نوعی سرامیک پیشرفته است که از سیلیکون و نیتروژن ساخته شده است. این ماده دارای طیف گسترده ای از برنامه ها است ، ازبستر نیترید سیلیکون IGBTدر صنعت الکترونیک بهلوله مقاوم در برابردر بخش های معدن و شیمیایی. خصوصیات منحصر به فرد آن ، آن را برای بسیاری از برنامه های کاربردی با کارایی بالا انتخاب می کند.
فرآیند عملیات حرارتی
عملیات حرارتی شامل گرم کردن سرامیک نیترید سیلیکون به دمای خاص و سپس خنک کردن آن با سرعت کنترل شده است. این فرایند را می توان به چندین مرحله تقسیم کرد که هر کدام تأثیر خاص خود را بر سرامیک دارند.
مرحله گرمایشی
در مرحله گرمایش ، سرامیک شروع به تحولات فیزیکی و شیمیایی می کند. در دماهای پایین ، هرگونه رطوبت یا ناخالصی های بی ثبات در سرامیک برداشته می شود. با افزایش دما ، اتمهای موجود در سرامیک شروع به افزایش انرژی و متحرک تر می کنند. این تحرک امکان تنظیم مجدد ساختار کریستال را فراهم می کند.
برای سرامیک نیترید سیلیکون ، میزان گرمایش بسیار مهم است. سرعت گرمایش بیش از حد می تواند باعث استرس حرارتی شود که ممکن است منجر به ترک در سرامیک شود. از طرف دیگر ، سرعت گرمایش آهسته به اتم ها زمان بیشتری برای تنظیم مجدد می دهد و در نتیجه ساختار کریستالی یکنواخت تری ایجاد می شود.
مرحله نگهدارنده
پس از رسیدن سرامیک به دمای هدف ، برای مدت معینی در آنجا نگهداری می شود. به این مرحله هلدینگ گفته می شود. در این مدت ، دانه های کریستالی موجود در سرامیک به رشد و رشد خود ادامه می دهند. هرچه زمان نگهدارنده طولانی تر باشد ، دانه های کریستالی بزرگتر می شوند.
با این حال ، دانه های کریستالی بزرگتر همیشه بهتر نیستند. در بعضی موارد ، دانه های کریستالی کوچکتر می توانند خواص مکانیکی بهتری مانند استحکام بالاتر و چقرمگی را فراهم کنند. بنابراین ، زمان نگهدارنده باید بر اساس خواص مورد نظر محصول نهایی با دقت کنترل شود.
مرحله خنک کننده
مرحله خنک کننده به همان اندازه مراحل گرمایشی و برگزاری مهم است. سرعت خنک کننده سریع می تواند به دلیل میزان انقباض متفاوت سطح و فضای داخلی ، تنش های داخلی در سرامیک ایجاد کند. این می تواند منجر به شکل گیری ترک ها شود.
از طرف دیگر ، سرعت خنک کننده آهسته اجازه می دهد تا سرامیک به طور مساوی خنک شود و خطر ترک خوردگی را کاهش می دهد. اما میزان خنک کننده بسیار کند نیز می تواند منجر به رشد بیش از حد دانه شود که ممکن است بر خصوصیات مکانیکی تأثیر منفی بگذارد.
تأثیر بر خصوصیات مکانیکی
قدرت
عملیات حرارتی می تواند به طور قابل توجهی قدرت سرامیک نیترید سیلیکون را بهبود بخشد. با کنترل ساختار کریستالی و اندازه دانه ، می توانیم توانایی مواد در مقاومت در برابر استرس را تقویت کنیم. به عنوان مثال ، یک فرآیند تصفیه حرارتی کنترل شده چاه می تواند یک ساختار ریز دانه تولید کند که دارای مرزهای دانه بیشتری است. این مرزهای دانه به عنوان موانعی برای انتشار ترک عمل می کند و قدرت سرامیک را افزایش می دهد.
سختی
چقرمگی یکی دیگر از ویژگی های مهم مکانیکی است. این به توانایی سرامیک در جذب انرژی قبل از شکستگی اشاره دارد. عملیات حرارتی با اصلاح ساختار کریستال می تواند چقرمگی سرامیک نیترید سیلیکون را افزایش دهد. به عنوان مثال ، برخی از شرایط برخی از تصفیه حرارتی می تواند باعث ایجاد یک مرحله سخت تر در سرامیک شود ، که می تواند انرژی بیشتری را هنگام انتشار ترک جذب کند.
سختی
سختی مربوط به مقاومت سرامیک در برابر تورفتگی و سایش است. عملیات حرارتی با تغییر چگالی و استحکام پیوند بین اتمها می تواند بر سختی سرامیک نیترید سیلیکون تأثیر بگذارد. یک عملیات حرارتی مناسب می تواند سختی سرامیک را افزایش دهد ، و آن را برای برنامه هایی که مقاومت در برابر سایش بسیار مهم است ، مانند درلوله مقاوم در برابربشر
تأثیر بر خواص حرارتی
هدایت حرارتی
هدایت حرارتی یک خاصیت مهم است ، به ویژه در برنامه هایی که در آن اتلاف گرما مورد نیاز است ، مانند دربستر نیترید سیلیکون IGBTبشر عملیات حرارتی با تغییر ساختار کریستال و وجود نقص می تواند بر هدایت حرارتی سرامیک نیترید سیلیکون تأثیر بگذارد. یک سرامیک با گرما - گرمای با یک ساختار کریستالی مرتب تر به طور کلی دارای هدایت حرارتی بالاتری است.
انبساط حرارتی
کنترل گسترش حرارتی سرامیک نیترید سیلیکون برای جلوگیری از استرس حرارتی و ترک خوردگی بسیار مهم است. عملیات حرارتی می تواند ضریب انبساط حرارتی سرامیک را اصلاح کند. با تنظیم ساختار کریستال و ترکیب فاز ، می توانیم ضریب انبساط حرارتی را کاهش دهیم ، و باعث می شود سرامیک تحت تغییرات دما پایدارتر شود.
تأثیر بر خواص شیمیایی
مقاومت شیمیایی
سرامیک نیترید سیلیکون به دلیل مقاومت در برابر شیمیایی خوب شناخته شده است. عملیات حرارتی می تواند این خاصیت را بیشتر تقویت کند. یک عملیات حرارتی مناسب می تواند یک لایه سطحی متراکم و پایدار بر روی سرامیک ایجاد کند که می تواند در برابر حمله مواد شیمیایی مقاومت کند. این امر به ویژه در برنامه هایی که سرامیک در معرض محیط های خورنده ، مانند کارخانه های پردازش شیمیایی قرار دارد ، بسیار مهم است.
کاربردها و عملیات حرارتی
کاربردهای مختلف سرامیک نیترید سیلیکون نیاز به فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی دارد.
الکترونیک
در صنعت الکترونیک ،بستر نیترید سیلیکون IGBTنیاز به هدایت حرارتی خوب و خواص عایق الکتریکی دارد. برای بهینه سازی این خصوصیات از یک فرآیند خاص عملیات حرارتی استفاده می شود. عملیات حرارتی می تواند اطمینان حاصل کند که سرامیک دارای ساختار کریستالی یکنواخت و چگالی کمبود کم است که برای دستگاه های الکترونیکی با کارایی بالا ضروری است.
سایش - برنامه های مقاوم
برایلوله مقاوم در برابرو سایر برنامه های کاربردی مقاومت ، سرامیک نیاز به سختی و سختی بالایی دارد. فرآیند عملیات حرارتی برای تولید یک ساختار ریز دانه با فازهای با استحکام بالا تنظیم شده است که می تواند در برابر سایش و نیروهای ضربه در این برنامه ها مقاومت کند.
برنامه های عایق
در برنامه های عایق ، مانندواشر عایق، سرامیک نیاز به هدایت حرارتی کم و ثبات حرارتی خوب دارد. از عملیات حرارتی می توان برای کنترل ساختار کریستال و تخلخل سرامیک استفاده کرد که می تواند خواص عایق آن را بهبود بخشد.
پایان
همانطور که مشاهده می کنید ، فرآیند عملیات حرارتی تأثیر عمیقی بر سرامیک نیترید سیلیکون دارد. این امر می تواند خصوصیات مکانیکی ، حرارتی و شیمیایی سرامیک را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد و آن را برای طیف گسترده ای از برنامه ها مناسب کند. در شرکت ما ، ما زمان زیادی را صرف کامل کردن فرآیند عملیات حرارتی کرده ایم تا اطمینان حاصل شود که محصولات سرامیکی نیترید سیلیکون ما با بالاترین استانداردها مطابقت دارند.
اگر علاقه مند به خرید محصولات سرامیکی سیلیکون نیترید برای برنامه خاص خود هستید ، ما دوست داریم با شما گپ بزنیم. این که آیا شما به آن برای الکترونیک ، کاربردهای مقاوم در برابر سایش ، یا عایق نیاز دارید ، می توانیم محصولات با کیفیت بالا و متناسب با نیازهای شما را در اختیار شما قرار دهیم. فقط دسترسی پیدا کنید و بیایید بحث تهیه را شروع کنیم!
منابع
- Kingery ، WD ، Bowen ، HK ، & Uhlmann ، DR (1976). مقدمه سرامیک. ویلی
- برنج ، RW (ویرایش). (1995). نیترید سیلیکون: سرامیک ساختاری با کارایی بالا. انتشارات نویز.
