Beta-Siliziumnitrid -Si3N4

-Si3N4 (Beta-Phase) ist eine weitere Strukturform von Siliziumnitrid (Si3N4), die für ihre einzigartigen Eigenschaften und weitreichenden Anwendungen bekannt ist:

- Kubische Symmetrie:-Si3N4 besitzt eine kubische Kristallstruktur, die für ihre symmetrische kubische Elementarzellenanordnung bekannt ist.

- Hochtemperaturstabilität:Im Gegensatz zu -Si3N4 weist -Si3N4 eine bemerkenswerte thermische Stabilität bei höheren Temperaturen auf, typischerweise bis etwa 1900 Grad.

- Mechanische Robustheit:Es verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften und ist daher ideal für Anwendungen, die Festigkeit, Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Bedingungen erfordern.

- Anwendungen:-Si3N4 wird in heißen Umgebungen für Luft- und Raumfahrtteile, Schneidwerkzeuge und Lager verwendet, die starken mechanischen und thermischen Kräften ausgesetzt sind.

Die beiden Hauptphasen von Si3N4 haben unterschiedliche Vor- und Nachteile. Dies hilft Ingenieuren und Forschern, die richtige Phase für ihre Anforderungen auszuwählen.

Verarbeitung

Siliziumnitridprodukte werden durch Sintern bei hohen Temperaturen, Heißpressen und Pyrolyse von Siliziumverbindungen hergestellt. Durch Sintern in gasstatischen Anlagen unter hohem Druck und in Gegenwart von Stickstoff werden hochwertige Produkte hergestellt.

Siliziumnitrid ist als einzelnes Material schwer zu erhalten, da es nicht über 1850 Grad erhitzt werden kann – deutlich unter dem Schmelzpunkt (Silizium und Stickstoff dissoziieren). Daher ist der Einsatz des konventionellen thermischen Sinterns (Heißpresssintern) problematisch. Die Bindung von Siliziumnitridpulver kann bei niedrigeren Temperaturen durch Zugabe zusätzlicher Materialien erreicht werden, die in der Regel den Sintergrad verbessern. Eine Alternative ist das Spark-Plasma-Sinterverfahren, bei dem die Erwärmung sehr schnell (in Sekunden) erfolgt; Dabei fließen elektrische Stromimpulse durch das vorgepresste Pulver. Mit dieser Methode wurden dichte Siliziumnitridprodukte bei Temperaturen von 1500-1700 Grad erhalten.

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