Sialon-Keramik auf der Grundlage von hochfestem Siliziumnitrid wurde als kosteneffiziente Lösung für einige der anspruchsvollsten thermischen Verarbeitungsprozesse und mechanischen industriellen Umgebungen entwickelt. Eine tetraedrische Anordnung von Silizium-Stickstoff-Bindungen, die durch den Zusatz von Aluminium und Sauerstoff substituiert sind, bietet eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen unterschiedliche thermodynamische Belastungen und eine verbesserte Beständigkeit gegen korrosive Angriffe. Diese Eigenschaften werden durch eine hohe Materialfestigkeit und physikalische Integrität bei der Einwirkung von Kräften ergänzt.

Siliciumnitridkeramiken bieten eine hohe Zugfestigkeit (UTS), um einer Dehnung zu widerstehen, und eine hervorragende Biegefestigkeit, um einem Nachgeben oder einem Bruch bei hohen Querbelastungen standzuhalten. Die Biegefestigkeit wird auch als Bruchmodul bezeichnet. In diesem Blogbeitrag wird der Bruchmodul von Siliziumnitridkeramik näher untersucht:

Was ist der Bruchmodul?

Der Bruchmodul (MOR) eines Materials unterscheidet sich von seiner Zugfestigkeit dadurch, dass der UTS die maximale Spannung definiert, der ein Material standhalten kann, bevor es sich durch Dehnung stark verformt. Der Bruchmodul bezieht sich hingegen auf den Punkt, an dem ein Materialquerschnitt durch Biegung bricht.

Die beiden Eigenschaften sind untrennbar miteinander verbunden. Wenn ein Bauteil oder ein Prüfstück unter Dreipunkt-Biegebedingungen (3PB) geprüft wird, wird die konkave Oberfläche auf Druck beansprucht, während sich die konvexe Oberfläche unter Zug dehnt, wie in der schematischen Zeichnung unten dargestellt, was schließlich zum Bruch oder Versagen des Bauteils führt.

Der Bruchmodul wird im Allgemeinen in Megapascal angewandter Kraft (MPa) ausgedrückt und kann aus der axialen Belastung (F) an der Bruchstelle und dem Querschnitt des Materials bestimmt werden.

Bedeutung des Bruchmoduls

Der Bruchmodul ist entscheidend für die Charakterisierung der strukturellen Kapazitäten eines Materials als Reaktion auf hohe axiale Belastungen. Dies ist von entscheidender Bedeutung für tragende Bauteile, die unterschiedlichen thermodynamischen Beanspruchungen unter schweren Betriebsbedingungen standhalten müssen. Siliciumnitridkeramiken für feuerfeste Umgebungen weisen typischerweise hohe Bruchmodule auf, um Brüchen durch Biegung zu widerstehen und eine lange Lebensdauer der Komponenten selbst für die anspruchsvollsten Anwendungen zu gewährleisten.

• Wenn Sie mehr über die mechanischen Eigenschaften von technischen Keramiken erfahren möchten, lesen Sie den Artikel Der Elastizitätsmodul von Siliziumnitridkeramiken

Siliziumnitrid und der Bruchmodul

Siliziumnitridkeramiken weisen ein hervorragendes Spektrum an Biegefestigkeiten auf, die für unterschiedliche Anwendungsanforderungen geeignet sind. Technisches Siliciumcarbid weist einen 3-Punkt-Bruchmodul von 450 MPa auf, während Keramiken auf Siliciumnitridbasis Bruchmoduln von 500 – 945 MPa aufweisen.

• Syalon 101: MOR = 945 MPa bei 20°C, und 700 MPa bei 1000°C.
• Syalon 110: MOR = 500 MPa bei 20°C, und 400 MPa bei 1000°C.
• Syalon 050: MOR = 800 MPa bei 20°C und 750 MPa bei 1000°C.
• Syalon 501: MOR = 825 MPa bei 20°C.

Siliziumnitridkeramik von International Syalons

International Syalons entwirft und entwickelt hochmoderne technische Keramiken und feuerfeste Materialien nach den höchsten Zertifizierungsstandards. Unsere fortschrittlichen Siliziumnitridkeramiken eignen sich für Anwendungen in der chemischen Verarbeitung, der Handhabung von Eisen- und Nichteisenmetallen sowie der Öl- und Gasgewinnung.

• International Syalons bietet ein firmeneigenes Produkt an, das als Zircalon 30 bekannt ist – eine neue Qualität von bruchfestem Zirkoniumdioxid für Schweißanwendungen. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie wir ein neues Material mit einem MOR = 1000 MPa bei 20°C entwickelt haben.

Wenn Sie weitere Informationen über das Angebot an Siliziumnitridkeramiken von International Syalons wünschen, zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren.