Silikon Nitrida vs. Silikon Karbida- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

Yalikon Nitrida ( $Ya_{3} N_{4}$ ) Dan Yalikon Karbida ( $YaC$ ) adalah dua bahan keraMik canggih yang terkenal karena sifatnya yang luar biasa, Menjadikannya sangat diperlukan dalam aplikasi industri yang menuntut di mana logam dan polimer tradisional gagal. Meskipun keduanya berbagi basis silikon dan menawarkan kinerja unggul pada suhu tinggi, komposisi spesifik dan struktur kristalnya menghasilkan karakteristik berbeda yang menentukan penggunaannya masing-masing.

Komposisi dan Struktur

Yalikon Nitrida adalah senyawa kimia silikon dan nitrogen, biasanya dengan rumus $Si_{3} N_{4}$ . Ia memiliki struktur kristal yang kompleks, dengan dua bentuk utama, $α$ - Dan $β$ -silikon nitrida, dengan $β$ -bentuk menjadi yang paling umum untuk aplikasi kinerja tinggi karena butirannya yang seperti jarum yang menahan perambatan retak. Bahan tersebut disintesis melalui berbagai metode, termasuk nitridasi langsung bubuk silikon atau reaksi silikon tetraklorida dan amonia.

Silikon Karbida adalah senyawa silikon dan karbon, membentuk padatan jaringan kovalen. Itu ada di banyak politipe, yang paling umum $α$ -SiC dan $β$ -SiC. Strukturnya mirip dengan berlian, sehingga berkontribusi terhadap kekerasannya yang ekstrem. Terjadi secara alami $SiC$ sangat langka (dikenal sebagai mineral moissanite), sehingga bahan industri hampir seluruhnya sintetis, biasanya diproduksi melalui proses Acheson.

Sifat Mekanik dan Termal Utama

Kedua keramik tersebut memiliki sifat yang luar biasa, namun perbDaningan langsung menyoroti perbedaan utama:

Milik	Yalikon Nitrida ( $Ya_{3} N_{4}$ )	Yalikon Karbida ( $YaC$ )
Kekerasan (Mohs)	$8 - 9$	$\approx 9 - 9.5$
Ketangguhan Patah	$\approx 6 - 8 MPa m$	$\approx 3 - 5 MPa m$
Konduktivitas Termal	Rendah ( $\approx 20 - 30 W / mK$ )	Tinggi ( $\approx 120 - 200 W / mK$ )
Ekspansi Termal	Sangat Rendah	Sangat Rendah
Kekuatan Suhu Tinggi	Luar biasa (mempertahankan kekuatan hingga $\approx 140 0^{\circ} C$ )	Luar biasa (mempertahankan kekuatan hingga $\approx 160 0^{\circ} C$ )

Itu $Si_{3} N_{4}$ produk terkenal dengan itu ketangguhan patah yang unggul Dan ketahanan tinggi terhadap guncangan termal . Ketangguhan tinggi ini, yang berarti bahan tersebut lebih tahan terhadap kegagalan besar akibat retakan internal, merupakan keunggulan signifikan dibandingkan banyak keramik lainnya, termasuk $SiC$ , dalam aplikasi yang melibatkan tekanan mekanis yang signifikan atau perubahan suhu yang cepat.

Sebaliknya, $SiC$ dihargai karena itu kekerasan ekstrim , nomor dua setelah berlian dan boron nitrida, dan itu konduktivitas termal yang luar biasa . Itu high thermal conductivity makes $SiC$ ideal untuk pembuangan panas pada komponen elektronik dan aplikasi yang membutuhkan perpindahan panas yang efektif.

Aplikasi di Industri

Sifat yang berbeda dari kedua keramik ini menyebabkan keduanya mendominasi sektor yang berbeda, namun terkadang tumpang tindih:

Yalikon Nitrida Applications

Silikon Nitrida kombinasi kekuatan tinggi, kepadatan rendah, dan ketahanan luar biasa terhadap guncangan termal menjadikannya material pilihan untuk:

Komponen Mesin: Rotor turbocharger, busi pijar, dan katup pada mesin diesel dan bensin, yang memiliki rasio kekuatan terhadap berat dan stabilitas termal yang tinggi menawarkan peningkatan kinerja.
Bantalan: Dalam lingkungan berkecepatan tinggi, bersuhu tinggi, dan korosif, $Ya_{3} N_{4}$ bola dan roller lebih unggul dari baja karena kepadatannya yang lebih rendah (mengurangi gaya sentrifugal) dan umur yang lebih panjang.
Penanganan Logam Cair: Sifatnya yang tidak membasahi dan stabilitas kimianya membuatnya sangat baik untuk digunakan dalam cawan lebur, tabung, dan komponen tungku dalam pemrosesan logam aluminium dan non-besi.

Silikon Karbida Applications

Silikon Karbida lebih disukai untuk aplikasi yang menuntut kekerasan maksimum, ketahanan aus, dan manajemen termal tinggi:

Abrasive dan Grinding: Karena kekerasannya yang ekstrem, ia banyak digunakan pada perkakas pemotong, roda gerinda, dan bubuk lapping.
Elektronika Daya: Celah pitanya yang lebar, mobilitas elektron yang tinggi, dan konduktivitas termal yang tinggi menjadikannya material revolusioner untuk semikonduktor berdaya tinggi, frekuensi tinggi, dan suhu tinggi (dioda, MOSFET) yang sangat penting dalam kendaraan listrik dan inverter surya.
Elemen Pemanas: Digunakan dalam tungku dan kiln industri karena kemampuannya mempertahankan kekuatan pada suhu yang sangat tinggi.
Pelindung Tubuh: Kekerasannya yang tinggi dan kepadatannya yang rendah menjadikannya bahan yang efektif untuk pelat pemukul keramik.

Singkatnya, meskipun Silikon Nitrida dan Silikon Karbida mewakili puncak keramik canggih, keduanya umumnya dipilih berdasarkan kriteria kinerja tertentu. Silikon Nitrida unggul di mana ketahanan guncangan termal dan ketangguhan patah adalah yang terpenting, sedangkan Silikon Karbida adalah pemenang yang jelas kekerasan ekstrim, ketahanan abrasi, dan manajemen termal berdaya tinggi dalam bidang elektronik.