Nitruro de silicio
| Nitruro de silicio | ||
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| Archivo:Si3N4bearings.jpg y Si3N4thruster.jpg | ||
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| General | ||
| Fórmula molecular | Si3N4 | |
| Identificadores | ||
| Número CAS | 12033-89-5[1] | |
| ChemSpider | 2341213 | |
| PubChem | 3084099 | |
| UNII | QHB8T06IDK | |
| Propiedades físicas | ||
| Densidad | 3210 kg/m³; 3,21 g/cm³ | |
| Masa molar | 139,943076 g/mol | |
| Conductividad eléctrica | 107-1012 W/(K·m | |
| Valores en el SI y en condiciones estándar (25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. | ||
Cerámico de fórmula molecular Si3N4 que se prepara por una reacción de silicio en polvo con nitrógeno gas a temperaturas muy elevadas. El producto obtenido se prensa en caliente i se dopa con un 1-5% de MgO. Entre las cerámicas avanzadas es el material que presenta una mejor combinación de propiedades i está siendo investigado para aplicaciones en motores cerámicos de alta temperatura.
Básicamente se distinguen dos tipos de este material: Unido mediante una reacción limitada, que puede contener hasta 20 % de porosidad y prensado en caliente, que puede llegar a tener hasta un 100 % de la densidad teórica.
El nitruro de silicio unido mediante una reacción tiene la ventaja de ser más económico, debido al método que se usa para sintetizar-lo, mucho más barato que el prensado en caliente. Otra ventaja es que pueden realizarse piezas muy precisas que conservan su forma original. La desventaja de este material es la porosidad, que disminuye fuerza y otras propiedades mecánicas. Frecuentemente se usa para piezas de horno y similares cuando la alta resistencia no es un factor crítico. Las propiedades que diferencian nitruro de silicio de otras cerámicas usadas en la ingeniería son las siguientes :
- No hay pérdida de fuerza en el aire a temperaturas de hasta 1000 º C
- Mayor resistencia al choque térmico que muchas otras cerámicas
- Densidad más baja que la mayoría de otras cerámicas de ingeniería (un tercio del peso del acero)
- Baja expansión termal
- Mejor dureza que el carburo de silicio y óxido de aluminio
- Más rígido que el acero (50 %)
- Elevada resistencia a la compresión
- Elevada resistencia al desgaste, tanto por impacto como por fricción
- Buena resistencia al ataque químico
Nomenclatura
- HPSN Nitruro de silicio prensado en caliente (con adiciones de MgO o Y2O3)
- SSN nitruro de silicio sinterizado
- RBSN Reacción nitruro de silicio enlazado
Aplicaciones
El nitruro de silicio se usa ampliamente como un material para herramientas de corte en forma de placas de cerámica, también se utiliza para piezas de turbinas de gas que deben resistir el ciclismo termal, Otras aplicaciones incluyen piezas para los motores diesel, partes de la bomba donde se requiere resistencia química y al desgaste, cojinetes, boquillas térmicas, tubos de reacción, rodillos de imprenta, piezas anti desgaste.
Otras aplicaciones son:
Cojinetes, pistones de prensado en caliente, componentes para plantas químicas, crisoles (crucibles), boquillas de dibujo (drawing nozzles), herramientas de corte, válvulas, elementos para turbinas de gas y turbocompresores, bolas para rodamientos ( balls for ball bearings), puntas de soldadura, mangas del termopar (termocouple sleeves).
Referencias
• Cruells, Montserrat. Llorca, Núria. Molera, Pere. Roca, Antomi. Viñals, Joan. Ciència dels materials. Barcelona: PUBLICACIONS I EDICIONS DE LA UNVERDITAT DE BARCELONA, 2007.
• Peña, Javier. Selección de Materiales en el Proceso de Diseño. Barcelona: ediciones CPG, 2008.
• Fett, Theo. Munz, Dietrich. Ceramics, Mechanical Properties, Failure Behaviour, Materials Selection. New York: Springer, 1999.
• Budinski, Kenneth G. Budinski, Michael K. Engineering Materials Properties and Selection. Sixth edition. New Jersey / Columbus, Ohio: Prentice-Hall, Inc. 1999.