Le ceramiche Sialon basate sul nitruro di silicio ad alta resistenza sono state progettate come una soluzione economica per alcuni degli ambienti industriali di lavorazione termica e meccanica più esigenti. Una disposizione tetraedrica dei legami silicio-azoto sostituiti con l’aggiunta di alluminio e ossigeno fornisce un’eccezionale resistenza alle varie sollecitazioni termodinamiche, con una maggiore resistenza agli attacchi corrosivi. Queste proprietà sono completate da un’elevata resistenza del materiale e dall’integrità fisica sotto le forze applicate.

La ceramica al nitruro di silicio offre un’elevata resistenza alla trazione (UTS) per resistere all’allungamento e un’eccezionale resistenza alla flessione per resistere allo snervamento o alla rottura a sollecitazioni trasversali elevate. La resistenza alla flessione è nota anche come modulo di rottura. Questo post del blog esplorerà il modulo di rottura delle ceramiche al nitruro di silicio in modo più dettagliato:

Che cos’è il modulo di rottura?

Il modulo di rottura di un materiale (MOR) differisce dalla sua resistenza alla trazione in quanto l’UTS definisce la sollecitazione massima che un materiale può sopportare prima di una grave deformazione dovuta allo stiramento. Il modulo di rottura, invece, si riferisce al punto in cui la sezione di un materiale si romperà a causa della flessione.

Le due proprietà sono intrinsecamente legate. Quando un componente o un pezzo di prova viene testato in condizioni di flessione su tre punti (3PB), la superficie concava è soggetta a compressione mentre la superficie convessa si allunga sotto tensione, come mostrato nel disegno schematico sottostante, portando infine alla rottura o al cedimento del componente.

Il modulo di rottura è generalmente espresso in mega-pascal di forza applicata (MPa) e può essere determinato dal carico assiale (F) nel punto di rottura e dalla sezione trasversale del materiale.

Importanza del modulo di rottura

Il modulo di rottura è fondamentale per caratterizzare le capacità strutturali di un materiale in risposta a carichi assiali elevati. Questo è vitale per i componenti portanti che devono resistere a vari stress termodinamici in condizioni operative severe. Le ceramiche al nitruro di silicio per ambienti refrattari mostrano tipicamente alti moduli di rottura per resistere alla frattura dovuta alla flessione e garantire una lunga vita utile dei componenti anche per le applicazioni più esigenti.

• Per saperne di più sulle proprietà meccaniche delle ceramiche tecniche, leggere Il modulo di Young delle ceramiche al nitruro di silicio

Il nitruro di silicio e il modulo di rottura

Le ceramiche al nitruro di silicio rappresentano una gamma eccezionale di resistenze alla flessione adatte ai diversi requisiti applicativi. Il carburo di silicio tecnico mostra un modulo di rottura a 3 punti di 450 MPa, mentre le ceramiche a base di nitruro di silicio mostrano moduli di rottura che vanno da 500 a 945 MPa.

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

Ceramica al nitruro di silicio di International Syalons

International Syalons progetta e ingegnerizza ceramiche tecniche all’avanguardia e materiali refrattari ai più alti standard di certificazione. Le nostre ceramiche avanzate in nitruro di silicio sono adatte per l’applicazione nei processi chimici, nella manipolazione di metalli ferrosi e non ferrosi e nelle applicazioni di recupero di petrolio e gas.

• International Syalons fornisce un prodotto proprietario noto come Zircalon 30 – Un nuovo grado di zirconia resistente alla frattura per applicazioni di saldatura. Leggi di più per sapere come abbiamo generato un nuovo materiale con un MOR = 1000 MPa a 20°C.

Se desiderate maggiori informazioni sulla gamma di ceramiche al nitruro di silicio disponibili presso International Syalons, non esitate a contattarci.