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Placa Cerâmica de Nitreto de Silício de Alta Dureza e Isolamento para a Indústria Automotiva

Substratos quadrados de Nitreto de Silício, também comumente referidos como pastilhas quadradas ou placas, são materiais cerâmicos de alto desempenho na forma de folhas planas e retangulares. São projetados para possuir uma combinação única de propriedades mecânicas, térmicas e elétricas, tornando-os indispensáveis em uma ampla gama de aplicações industriais e eletrônicas exigentes.

Introdução

RESUMO

Introdução aos Substratos Quadrados de Nitreto de Silício Si₃N₄
Os substratos quadrados de nitreto de silício, também comumente chamados de pastilhas ou placas quadradas, são materiais cerâmicos de alto desempenho na forma de folhas planas e retangulares. São projetados para possuir uma combinação única de propriedades mecânicas, térmicas e elétricas, tornando-os indispensáveis em uma ampla gama de aplicações industriais e eletrônicas exigentes.
O nitreto de silício (Si3N4) é 60% mais leve que o aço, mas suficientemente resistente para suportar algumas das aplicações mais exigentes em diversas indústrias. Este material cerâmico leve e de alta resistência é usado como alternativa ao aço inoxidável, superligas e cerâmicas de primeira geração, como Al2O3 e ZrO2. Oferece excelente resistência ao choque térmico e alta tenacidade à fratura, compatibilidade com fusíveis de metais não ferrosos e maior confiabilidade estrutural em comparação com outros materiais cerâmicos.
Detalhes

O nitreto de silício supera outras cerâmicas em resistência ao choque térmico. Sua resistência não se deteriora em altas temperaturas, sendo assim especialmente adequado para componentes de motores e turbinas a gás, incluindo rotores de turbocompressores, velas incandescentes para motores diesel e velas quentes.

As características das cerâmicas de nitreto de silício são:

  • 1. Resistência Mecânica e Dureza Excepcionais :
    · O nitreto de silício apresenta alta tenacidade à fratura e excelente resistência ao desgaste. É significativamente mais forte e duro do que muitas outras cerâmicas técnicas, o que evita rachaduras e deformações em condições de alto estresse.
  • 2. Propriedades Térmicas Excepcionais:
    · Alta Resistência ao Choque Térmico: Pode suportar mudanças extremamente rápidas de temperatura sem rachar, uma propriedade crítica para aplicações que envolvem ciclos rápidos de aquecimento e resfriamento.
    · Baixa Expansão Térmica: Seu coeficiente de expansão térmica é muito baixo, o que garante excelente estabilidade dimensional em uma ampla faixa de temperaturas.
  • 3. Excelente Isolação Elétrica:
    · O nitreto de silício é um excelente isolante elétrico, mesmo em altas temperaturas. Isso o torna ideal para isolar componentes condutivos em dispositivos eletrônicos.
  • 4. Alta Resistência Química e à Corrosão:
    · É altamente inerte e resistente à corrosão por ácidos, álcalis e metais fundidos, garantindo confiabilidade a longo prazo em ambientes agressivos.

Aplicação do Nitreto de Silício:

  • fabricação de produtos eletrónicos

Utilizado como camada de isolamento ou estrutura de suporte para proteger componentes sensíveis durante processos de alta temperatura na fabricação de semicondutores e outros componentes eletrônicos.

  • forno de alta temperatura

Utilizado na estrutura interna de fornos de alta temperatura, como suportes ou barreiras térmicas, para melhorar a uniformidade da temperatura no interior do forno e reduzir perdas de energia.

  • equipamento químico

Utilizado como componente de isolamento resistente à corrosão e altas temperaturas em reatores químicos ou sistemas de processamento.

Aplicações Aeroespaciais e de Engenharia Avançada

Em ambientes que exigem resistência extrema à temperatura e à resistência mecânica, como sistemas de proteção térmica para espaçonaves ou componentes de máquinas de alta velocidade.

Substratos quadrados de nitreto de silício são materiais avançados de engenharia valorizados por sua robustez mecânica superior, excelente resistência ao choque térmico e isolamento elétrico excepcional. Sua forma quadrada é particularmente vantajosa para o revestimento eficiente e processamento de múltiplas unidades em equipamentos industriais. Essas propriedades os tornam um material de escolha para as aplicações mais desafiadoras em eletrônica de potência, fabricação de semicondutores e processos industriais de alta temperatura.

Parâmetro

Item sinterização por pressão de gás sinterização por prensagem a quente sinterização reativa sinterização sem pressão
Dureza Rockwell (HRA) ≥75 - > 80 91-92
densidade volumétrica(g/cm3) 3.25 > 3,25 1.8-2.7 3.0-3.2
Constante dielétrica (εr20℃, 1MHz) - 8,0(1MHz) - -
resistividade volumétrica elétrica(Ω.cm) 10¹⁴ 10⁸ - -
tenacidade à fratura (MPa m1/2) 6-9 6-8 2.8 5-6
Módulo de elasticidade (GPa) 300-320 300-320 160-200 290-320
expansividade térmica (m/K *10⁻⁶/℃) 3.1-3.3 3.4 2.53 600
conductividade térmica (W/mK) 15-20 34 15 -
módulo de Weibull (m) 12-15 15-20 15-20 10-18

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