Máithíonn nítríd shilicin go mór nuair a bhíonn sé ag dealú le cúinsí ard-stres mar tá airíonna meaisiceolaíocha an-mhórleithneach aige. Tóglaíonn pléascadh crua-acht ar shlí ar shlí thart ar 6 go 8 MPa fhréamh m, a bhfuil timpeall trí huaire níos fearr ná atá againn i gceirmeacha alúimneach de réir ScienceDirect ó bhliain anuas. Cad é a dhéanann an ábhar seo chomh crua? Nuair a bhíonn tú ag lorg freagra, tagann sé chuig an struchtúr criostail fasa beta taobh istigh. Bíonn na grána fada ceangailte cosúil le puzal, rud a dhéanann sé níos dúshláine níos lú do phléascáin bheaga scaipeadh tríd an ábhar nuair a bhíonn lódanna atá ar oiliúnt orthu air.
Achailleann neart bhriseadh an ábhair 1,000 MPa, níos airde ná zirconia (650 MPa) agus carbide siliúin (550 MPa). Ar thaobh eile de na malairtí seo, cuireann nitride siliúin 85% dá neart ag teocht an tseomra ar fáil ag 800°C, mar a léirítear i similithe strus teasa.
Bunaithe ar thrí ghnéithe eile an túscais iontach seo:
Cruthaíonn teicnící sinterithe casta matrixínín beag-ghráinne (1–3 µm) láidre le criostail mhóra β. Feabhsaíonn an struchtúr “féin-láidir” seo dáileadh an ualach, rud a chuireann béarlaí nitride silicín in ann stresanna teaghlaigh Hertzian a fháil suas le 20% níos airde ná a comhghleacaithe éadach i bhfeidhmchuí turbsiní.
Taispeánann bearnais nitríd silicín neart iontach i gcoinne éagáinreachta teastaíochta rólála (RCF), ag coimeád a n-integriteacht faoi stresanna uathaithnithe thar 4 GPa. D'fhéach staidéar 2024 a foilsíodh i Teicneolaíocht Aghaidhe agus Cloigíní go bhfuil ceimic fomhair na mbearnaí ar fud na gráine nitríd silicín ag laghdú tosaithe craiceáil fofhoracha le 40% i gcomparáid le bearnta éadach, fiú i gcomhshuíomh turbsíní ar lucht ard. Tá an iomas seo bunaithe ar dhénacha comhbhainte cóvalaine a scaipeann fuinneamh go héifeachtach le linn chuimsí stres.
D'fhorbair triailí comhmaoineachta le comhlachtaí aeirspáis agus tionsclaíochta méadú 60% sa tréimhse seirbhíse árthach le húsáid dearadhanna neamhspleáide síliciún nítríd. Thaithin na bearáin os cionn 500,000 ualach iompraí in imonachtóirí innill aeir gan éagsúlacht tomhaiseála, ag amhas ar chomhionannais éadach trí: a haon. Deimhnigh sonraí réalta laghdú ar minicíocht um chóirithe, go háirithe faoi lucht ollánacha fána.
An struchtúr mícra-chothrom de shíliciún nítríd laghdaíonn pointí tiomsaithe stres, ag tabhairt cothromaíochta le laghdú 75% i míthéamaí spalling i gcomparáid le ceirmeacaí bunaithe ar zircóniam. Aistreannar an teideal ó bhristeach tobann go géarú casta, rud a chumasaíonn cóirithe réamhchóiritheacha. D'fhág na tástálacha profalacha comhraice 85% níos lú caillteanais ábhair tar éis 1,000 uair i dtíortha boladhacha.
Le hardacht Vickers thart ar 15 GPa—cúigear beagán sin é ná hardacht an éadach a bhfuil aghaidh air—cuireann nitride sileacain in aghaidh éadóide agus éadóidithe go héifeachtach. I dtástálacha faoi rátaí éadachta níos lú ná 0.02 mm³/Nm ag 400°C, rud a dhéanann é den chuid is fearr le haghaidh oibríochta gan uisce. Déanann an chothromóid idir hardacht agus crua-ghréine cinntiú go mbeidh feidhmniú déanta ann i gcomhthéacsanna salaithe áit a mbíonn lagáin ag teacht ar bhaicéid éadach go minic.
Laghdaíonn an dlús ísle ar ghluaiseacht síliciún nítríd, thart ar 3.2 gram in gach cubic centiméadar, na fórsaí siamhra trí mhéid 60 faoin gcéad i gcomparáid le héascra a bhfuil meáchan ann de 7.8 g/cm³. Ciallaíonn sé seo go bhféadfadh comhpháirteanna rith go glan fiú nuair a bhíonn siad ag casadh ag níos mó ná 1.5 milliún aonad DN (is é sin trastomchán iolraithe faoi réabhlóidí in nóiméad). Taispeánann an buntáist go soiléir i rudaí cosúil le veincid turbsíní eitlíochta agus na spionnáin bheaga ach thábhachtacha seo a aimsítear i gléasraí leighis. De ghnáth scriosann lagáin éascra níos luaithe toisc nach féidir leo cur suas leis an strus inirt seo thar am. Taispeántar i staidéir ó fhiseogaí ábhair go dtógann na struchtúir laghdaithe seo tréimhsí cothabhála ar feabhas idir 12 agus 18 faoin gcéad do thrúbhchumhachóirí tionsclaíocha. Tugann sé tuiscint ar cén fáth go bhfuil chomhlach mór de tháirgtheoirí ag athrú ar ábhair inniu.
| Materach | Déanachd (g/cm³) | Strus Siameach ag 50k rpm | Ginneadh Teasa |
|---|---|---|---|
| Siail nitréid | 3.2 | 220 MPa | céim 35°C ar Thabhairt |
| Cruach | 7.8 | 580 MPa | céim 82°C ar Thabhairt |
Léiríonn an ráta domhainte 3.4:1 comhdhlúiteaí bearach níos éadroime gan stró ar chumas iompair—fachtóir chinntitheach i bhforcanna cumhraiceacha Foirmlí 1, áit a bhfuil foscailte ag na foirne le luasú 11% níos tapa trí laghdú ar mheáchan.
Is féidir leamaí nitride sileacain rothlú thart ar 25 go 40 faoin gcéad níos tapa ná a gcomhghleacaithe déanta as cróm-mhuilleann i dturbíní gáis mar tá fórsaí inéirce níos ísle acu. Tá oibrithe fónnfhuiltíní fána ag breathnú ar thart ar 6 go 9 faoin gcéad níos lú caillteanas fuinnimh i meascán na gcrann freisin, bunaithe ar uimhreacha ón nGníomhaireacht Idirnáisiúnta um Fuinnimh Athnuafacha sa bhliain 2023. Tá an domhan monaraitheoir tugtha faoi deara freisin. D’fháisc na cuideachtaí a dhéanann uirlisí cruinne mar Tsugami agus Okuma go mbraitheadar go ndeachaigh amhaisí chuileata go dtí thart ar 15% níos ísle ar feadh ionadlán CNC ard-luaise. Tá na feabhsuithe seo ag tosú ar athshaincheapadh cad atá indéanta i cur i bhfeidhm industrial.
Luach DN: Méidréad chaighdeánach an tionscail áit a bhfuil DN = Bórdáil an bearna (mm) × luas rothlaithe (rpm)
Málaíonn síлицiam nítríd go han-mhaith nuair a théann na teochta thar 1000 céim Chéilsiúis, i bhfad níos fearr ná éadach traidisiúnta a thosaíonn ag bogadh agus ag cur in ainne nach mór ag 400 céim. Cad é a dhéanann an ábhar seo chomh láidir? Tá sé suite sa scáthlán ceimiceach thar a bheith láidir idir adamh chomh maith le struchtúr inmheánach dian. Ligeann na airíonna seo dóibh feidhmíocht a sheinm go minic fiú laistigh de thimpeallachtaí ar ardteochta cosúil le cruaich fhuinnimh san ionad nó codanna innill eitleáin áit a n-éireodh leis na míreanna eile. D'fhoilsigh Ain Shams Engineering Journal taighde suimiúil anuradh freisin. Tar éis 500 uair an chloig ina luí ag 1000 céim te, coinnigh na hairíonna porcláineacha sin níos mó ná 90% dá gcumhacht bhogadh bunaidh fós. Críochnaíonn an fhéitheanas chéanna sin go bhféadfadh siad teannas teasa trom a sheinm gan briseadh suas le himeacht ama.
Déanann na hairíonna teirmeacha seo an nitríd sílicíam riachtanach do chomhpháirteanna inneall scaird ag oibriú go leanúnach os cionn 800 °C. I meaisíníocht ardluais, laghdaíonn an t-ábhar deorgú spindle teasa-induced 4060% i gcomparáid le cruach, ag tacú
Mar ábhar neamh-mhéitealach, seasann nitríd silicon le creimeadh galvanic i timpeallachtaí salainn, aigéadacha agus alcaline. Oibríonn sé go héifeachtach i bpompaí ceimiceacha agus in trealamh mara gan smolú, ag laghdú costais chothabhála suas le 70% i tuirbíní gaoithe amach ón gcósta agus i gcórais dí-sólála.
Tá cóimheasa fairsinge teasa na nítríde silicon (3.2 × 106/°C) ag teacht go dlúth le cruach dhosmálta (17 × 106/°C), ag laghdú strus idirghabhála le linn athruithe tapa teocht. Is é an comhoiriúnacht seo a chosc go scaoiltear i turbochargers gluaisteán atá faoi réir rothaíocht teirmeach minice.
Nuair a bhíonn sé ag teastáil ó eolaíocht ábhar, bíonn nítríd shilicin níos fearr ná stalcaigh traidisiúnta ar roinnt sreangaí tábhachtacha agus réidh le fadhbanna go leor a bhí aige aiciomh traidisiúnta. Tá an t-ábhar níos éadroime freisin - thart ar 3.2 gram ar vhóiméadar ciúbach i gcomparáid le 7.8 gram aigdhe an stailc. Déanann sé seo coiscíní ceirmeacha an-fhásach maidir le maonra ard-siubhlaithe toisc go laghdaíonn siad na hfhórsaí láriontacha seo go dtí thart ar dhá thrian. Cad é atá níos fearr? Coinníonn na comhdhúile ceirmeacha seo ag obair go breá suas go dtí teochtaí gar don 1,000 céim Cealsiuis. Tá sé sin chomh hard sin go mbaintear buaise as a bheadh in ann stalcaigh a dhéanamh roimh tosú a theip ag thart ar 300 céim. Agus nuair a bhíonn sé ag teacht leis an méid atá acu i gcoinne craiceadh, cuireann nítríd shilicin nua-aimseartha le cinntí dearga stalcaigh arís maidir le seasamh. De réir taighde le déanaí ó shaineolaithe triobalaithe foilsithe anuraidh, bíonn maonra a úsáideann na ceirmeacha chliste seo beagnach trí huaire níos faide againn le linn cnuasa oibre leanúnacha.
Cuirfear costas tosaigh 30–50% níos airde ar bhearnaí nitride silicin, ach mar gheall ar thréimh shaoil 3–5x níos faide i gcuidhiúcháin dhó-dhulacha, cuirtear 40% níos lú ar thaiscéil chothabhála ar feadh a saoil. Aithin anailís déantúsaíochta 2024 go ndeanann ionadail semascóiphe tréimh idirshuíochta árachta bhearnaí gach bliain a laghdú de 120 uair tar éis imeachta go dtí dearbhaimh criostaí comhimeallta, agus go bhfuair siad airdhebhar ar an ngníomh i gcomhar le 18 mhí.
Tá críocha nua lena n-áirítear comhbhrúitheoirí ciorcail chomhlacht hidrigine agus rothanna imníochta idirnáisiúnta, áiteanna ina bhfuil insliotóireacht leictreach agus совtháiteacht vacaid ag bheith ríthábhachtach. Tuarann taiscéalaíocht reatha ar thionscadal cruinn 25% a fhás i gcách bliain saoránach i mbiksheachráin na margaí seo go dtí 2030.
Tá déantóirí EV ag cur rolaí síliciam nítríd i gcomhairtacha monair treochta 800V, ag baint úsáide as a n-dóichín gan ualach le laghdú ar chur isteach leictreamhagnéadach. Tugann déantóirí fónnloinneara tuarascál 12% ar éifeachtúlacht i ghineathóirí díreach-thiomchaithe a úsáideann roilí ceirmeacha saor ó shainleá na bhfuil sé in ann a choinneáil ar shalann uisce na farraige.
Tá scanrú brú gas ardleibhéil ag faireamh 99.5% de dheimsniú teoiriciúil i gcomhpháirteanna do tháirgeadh, ag lughduithe riachtanais iompair-phróiseála faoi 35%. Réitíonn na nuashonruithe seo fadhbanna stairiúla comhsó agus tacú le díchumarsáil inrochtana a bhí roinnte go traidisiúnta do roilí éile.
EN
