Siliziumnitrid (Si3N4)
Siliziumnitride (Si3N4) weisen eine hervorragende Kombination von Werkstoffeigenschaften auf. Sie sind fast so leicht wie Siliziumkarbid (SiC), haben aber aufgrund ihrer Gefügestruktur eine sehr gute Thermowechselbeständigkeit und sind unempfindlich gegen Stöße und Schläge, was sie der sehr hohen Bruchzähigkeit verdanken.
Die Gefügestruktur besteht aus stängelförmigen Kristallen, die sich als Mikrostäbchen verzahnen. Eine Anwendung, bei der sich diese Eigenschaftskombination besonders bewährt, ist die Zerspanung von Grauguss oder Gusseisen mit keramischen Wendeschneidplatten. Im Unterschied zu Hartmetallen oder anderen Schneidstoffen können beim Einsatz von keramischen Wendeschneidplatten die Prozesse mit höchster Geschwindigkeit und kühlschmiermittelfrei durchgeführt werden.
Einsatzbeispiele
Die Kombination von guten tribologischen Eigenschaften und sehr guter Bruchzähigkeit prädestiniert Siliziumnitrid-Keramik auch für die Anwendungen als Kugel und Wälzkörper für leichte und äußerst präzise Lager. Hochbeanspruchte Werkzeuge für die Umformtechnik und robuste und widerstandsfähige Komponenten im Automobilbau sind weitere Einsatzgebiete von Si3N4 Keramik. Die gute Thermoschockbeständigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit wird in Schweißprozessen genutzt.
Zukünftig könnte Siliziumnitrid eine wichtige Rolle in energieeffizienten Maschinen und Hochleistungselektronik spielen, da es extrem belastbar und dennoch leicht ist.
Siliziumnitrid (Si3N4) Eigenschaften
- Sehr geringe Dichte (3,21 g/cm3)
- Sehr hohe Bruchzähigkeit (7 MPam1/2)
- Gute Biegefestigkeit (850 MPa)
- Sehr gute Thermoschockbeständigkeit: hoher Wärmespannungsparameter (569 K)
- Maximale Einsatztemperatur in oxidierender Atmosphäre 1300°C
- Maximale Einsatztemperatur in neutraler Atmosphäre 1600°C
