Sialon-keramik baseret på siliciumnitrid med høj styrke blev udviklet som en omkostningseffektiv løsning til nogle af de mest krævende termiske og mekaniske industrielle miljøer. Et tetraedrisk arrangement af silicium-stickstofbindinger, der er substitueret med aluminium og ilt, giver en usædvanlig modstandsdygtighed over for forskellige termodynamiske belastninger med forbedret modstandsdygtighed over for korrosive angreb. Disse egenskaber suppleres med høj materialestyrke og fysisk integritet under påførte kræfter.
Siliciumnitridkeramik giver høj trækstyrke (UTS) til at modstå forlængelse og fremragende bøjningsstyrke til at modstå eftergivelighed eller brud ved forhøjede tværgående spændinger. Bøjningsstyrke er også kendt som brudmodulet. Dette blogindlæg vil undersøge brudmodulet for siliciumnitridkeramik mere detaljeret:
Hvad er brudmodulet?
Et materiales brudmodul (MOR) adskiller sig fra dets trækstyrke, idet UTS definerer den maksimale spænding, som et materiale kan modstå, før der opstår alvorlig deformation som følge af strækning. Brudmodulet henviser i mellemtiden til det punkt, hvor et materialetværsnit vil bryde på grund af bøjning.
De to egenskaber er uløseligt forbundet. Når en komponent eller et prøveemne afprøves under trepunktsbøjningsbetingelser (3PB), er den konkave overflade udsat for kompression, mens den konvekse overflade strækkes under spænding, som vist i nedenstående skematiske tegning, hvilket i sidste ende fører til brud eller svigt af komponenten.
Ruptmodulet udtrykkes generelt i megapascal af påført kraft (MPa) og kan bestemmes ud fra den aksiale belastning (F) på brudpunktet og materialets tværsnit.
Vigtigheden af brudmodulet
Ruptmodulet er afgørende for karakteriseringen af et materiales strukturelle kapacitet som reaktion på høje aksiale belastninger. Dette er afgørende for bærende komponenter, der skal kunne modstå varierende termodynamiske belastninger under strenge driftsbetingelser. Siliciumnitridkeramikker til ildfaste miljøer har typisk høje brudmoduler for at modstå brud som følge af bøjning og sikre lang levetid for komponenterne i selv de mest krævende applikationer.
- For at få mere at vide om de mekaniske egenskaber ved teknisk keramik kan du læse The Young’s Modulus of Silicon Nitride Ceramics
Silicon Nitride and the Modulus of Rupture
Silicon nitride ceramics repræsenterer et enestående udvalg af bøjningsstyrker, der passer til forskellige anvendelseskrav. Teknisk siliciumcarbid har et 3-punkts brudmodul på 450 MPa, mens siliciumnitridbaseret keramik har brudmoduler på mellem 500 og 945 MPa.
- Syalon 101: MOR = 945 MPa ved 20 °C og 700 MPa ved 1000 °C.
- Syalon 110: MOR = 500 MPa ved 20 °C og 400 MPa ved 1000 °C.
- Syalon 050: MOR = 500 MPa ved 20 °C og 400 MPa ved 1000 °C.
- Syalon 050: MOR = 945 MPa ved 20 °C og 700 MPa ved 1000 °C: MOR = 800 MPa ved 20°C og 750 MPa ved 1000°C.
- Syalon 501: MOR = 825 MPa ved 20°C.
Siliciumnitridkeramik fra International Syalons
International Syalons designer og konstruerer avanceret teknisk keramik og ildfaste materialer til den højeste standard for certificering. Vores avancerede siliciumnitridkeramik er velegnet til anvendelse inden for kemisk forarbejdning, håndtering af jernholdige og ikke-jernholdige metaller samt olie- og gasudvinding.
- International Syalons leverer et proprietært produkt kendt som Zircalon 30 – en ny kvalitet af brudfast zirkonoxid til svejseanvendelser. Læs mere for at lære, hvordan vi genererede et nyt materiale med en MOR = 1000 MPa ved 20 °C.
Hvis du ønsker yderligere oplysninger om udvalget af siliciumnitridkeramiske produkter fra International Syalons, er du velkommen til at kontakte os.