Hej! Ako dodávateľ substrátu nitridu kremíka sa často pýtam na jeho zlomeninu. Poďme sa teda ponoriť priamo do toho a rozdeľme, čo znamená húževnatosť zlomeniny pre substrát nitridu kremíka.
Čo je to húževnatosť zlomeniny?
Po prvé, povedzme si o tom, čo je skutočne húževnatosť zlomeniny. Zlomenina je schopnosť materiálu odolať šíreniu trhlín. Zjednodušene povedané, je to, ako dobre materiál zvládne stres bez toho, aby sa rozpadol, keď je prítomnosť trhliny. Keď sa v materiáli vytvorí trhlina, napätie okolo tejto trhliny sa sústredí. Čím vyššia je húževnatosť zlomeniny, tým väčší dôraz môže materiál trvať skôr, ako sa táto prasklina začne šíriť a spôsobiť zlyhanie materiálu.
Zlomenina substrátu nitridu kremíka
Substrát nitridu kremíka je známy svojou pôsobivou húževnatosťou zlomenín. Tento keramický materiál má jedinečnú mikroštruktúru, ktorá jej dodáva niekoľko vynikajúcich mechanických vlastností. Zrná v nitridu kremíka sú malé a prepojené, čo pomáha zabrániť tomu, aby sa praskliny ľahko rozrástli. Keď sa trhliny pokúša šíriť cez materiál, musí sa navigovať okolo týchto vzájomne blokovaných zŕn, ktoré vyžaduje viac energie.
Zlomenina substrátu nitridu kremíka sa zvyčajne pohybuje od asi 5 do 12 MPa · m^1/2. To je relatívne vysoké v porovnaní s mnohými inými keramickými materiálmi. Napríklad hliník, ďalšia spoločná keramika, má zvyčajne zlomeninu v rozmedzí 3 - 5 MPa · m^1/2. Vďaka húževnatosti nitridu s vyššou zlomeninou z nitridu kremíka je skvelou voľbou pre aplikácie, v ktorých by materiál mohol byť vystavený dopadu alebo kde existuje riziko vytvorenia trhlín.
Prečo v aplikáciách záleží na zlomenine
Existuje niekoľko priemyselných odvetví, v ktorých je zlomenina substrátu nitridu kremíka zásadným faktorom.
Elektronika
V elektronickom priemysle sa vo veciach používa substrát nitridu kremíkaKeramická doska na kremíkaKeramický keramický list. Tieto substráty sa často používajú na podporu elektronických komponentov. Počas výrobného procesu by mohli byť vystavení manipulácii, spájkovaniu alebo tepelnej cyklistike. Ak má substrát nízku húževnatosť zlomenín, môžu sa tvoriť trhliny, čo by mohlo viesť k elektrickým zlyhaniam alebo zníženému výkonu elektronického zariadenia. Vysoká zlomenina nitridu kremíka pomáha zabezpečiť, aby substrát vydržal tieto procesy bez rozbitia.
Vykurovacie prvky
Silikónový nitrid sa používa aj vOhrievací prvok kremíkovej nitridovej dosky. V aplikáciách zahrievania je materiál vystavený rýchlym zmenám teploty. Tepelné napätie môže spôsobiť tvorbu trhlín v materiáli. Vysoká zlomenina nitridu kremíka umožňuje vyhrievaciemu prvku odolávať šíreniu trhlín aj za týchto drsných tepelných podmienok, čím zabezpečuje dlhšiu životnosť a spoľahlivejší výkon.
Automobilový a letecký
V priemysle automobilového a leteckého priemyslu musia byť komponenty vyrobené zo substrátu nitridu kremíka schopné vydržať vysoké mechanické zaťaženie a vibrácie. Napríklad časti alebo senzory motora môžu byť počas prevádzky podrobené intenzívnym silám. Zlomenina nitridu kremíka pomáha týmto komponentom odolávať krakovaniu a udržiavať ich štrukturálnu integritu, čo je nevyhnutné pre bezpečnosť a výkon.
Faktory ovplyvňujúce zlomeninu substrátu nitridu kremíka
Existuje niekoľko faktorov, ktoré môžu ovplyvniť zlomeninu substrátu nitridu kremíka.
Veľkosť zrna
Ako už bolo spomenuté, veľkosť zŕn v nitridnom kremíku hrá veľkú úlohu. Menšie zrná vo všeobecnosti vedú k vyššej húževnatosti zlomenín, pretože sťažujú šírenie trhlín. Výrobcovia môžu počas výrobného procesu regulovať veľkosť zŕn nastavením parametrov, ako je napríklad teplota a čas spekania.
Nečistota
Nečistoty v kremíkovom nitride môžu mať tiež vplyv na húževnatosť zlomenín. Niektoré nečistoty môžu oslabiť hranice zŕn, čo uľahčuje formovanie a rast trhliny. Nitrid kremíka s vysokou čistotou sa zvyčajne uprednostňuje, aby sa zabezpečila najlepšia húževnatosť zlomenín.
Spracovateľské podmienky
Spôsob, akým je spracovaný substrát nitridu kremíka, môže ovplyvniť jeho mikroštruktúru, a preto jeho húževnatosť zlomenín. Napríklad naliehanie na horúce alebo nátlakové spekanie môže mať za následok rôzne mikroštruktúry a úrovne hustoty. Hustejšia a dobre vytvorená mikroštruktúra vo všeobecnosti vedie k vyššej húževnatosti zlomenín.
Testovanie zlomenín
Existuje niekoľko metód na testovanie zlomenín húževnatosti substrátu nitridu kremíka. Jednou z bežných metód je test single - Edge V - Notch BEAM (SEVNB) test. V tomto teste je vzorka materiálu opracovaná v tvare v tvare v. Potom sa vzorka načíta v testovacom stroji, až kým sa nerozbije. Meraním zaťaženia a rozmerov vzorky sa môže vypočítať húževnatosť zlomeniny.
Ďalšou metódou je metóda zlomenín odsadenia. V tejto metóde sa do povrchu materiálu pritlačí tvrdý indián, aby vytvoril odsadenie a praskliny. Meraním veľkosti trhlín a naneseného zaťaženia sa dá odhadnúť húževnatosť zlomenín.
Záver
Na záver je, že zlomenina substrátu nitridu nitridu kremíka je skutočne dôležitou vlastnosťou, vďaka ktorej je skvelou voľbou pre širokú škálu aplikácií. Jeho relatívne vysoká húževnatosť v porovnaní s inou keramikou je spôsobená jej jedinečnou mikroštruktúrou a malými blokovanými zrnami. Faktory, ako je veľkosť zŕn, nečistoty a podmienky spracovania, môžu ovplyvniť húževnatosť zlomenín.
Ak ste v priemysle, ktorý by mohol mať úžitok z vysokej zlomeniny substrátu nitridu kremíka, či už ide o elektroniku, vykurovacie prvky, automobilový priemysel alebo letecký priestor, radi by sme s vami hovorili. Sme popredným dodávateľom vysokokvalitného substrátu nitridu kremíka a môžeme s vami spolupracovať, aby sme našli správne riešenie pre vaše konkrétne potreby. Neváhajte a oslovte nás a začnite rozhovor o vašich požiadavkách na obstarávanie.
Odkazy
- Ashby, MF a Jones, DRH (2012). Inžinierske materiály 1: Úvod do vlastností, aplikácií a dizajnu. Butterworth - Heinemann.
- Riedel, R. (2016). Keramika nitridu kremíka. Springer.
