Автомобільна промисловість переживає глибоку трансформацію у напрямку електрифікації, зменшення ваги та підвищення ефективності. Традиційні металеві компоненти стикаються з такими викликами, як швидкий знос, надмірна залежність від мастила та високі втрати енергії при високошвидкісних, температурних і вантажних умовах. Кераміка з нітридів кремнію завдяки низькій щільності (зменшує вагу на 60%), високій жорсткості (майже вдвічі перевищує сталь підшипників), самозмащувальним властивостях і стійкості до високих температур (стабільна робота при 1200°C) стала ключовим матеріалом для електроприводів у нових енергетичних автомобілях, традиційних силових установках і процесах точної обробки. Використання компонентів нітриду кремнію може суттєво зменшити втрати тертя та продовжити інтервали обслуговування, допомагаючи виробникам автомобілів досягати меншого енергоспоживання, довшого терміну служби та меншого екологічного впливу.
Керамічні нагрівальні елементи з кремнієвим нітридом мають інтегровану конструкцію, що поєднує високотеплопровідну підкладку з нітриду кремнію з вбудованим резистивним нагрівальним контуром, що забезпечує швидке, рівномірне та безпечне перетворення електричного в теплове. Розроблені для задоволення потреб електричних і гібридних транспортних засобів у низькотемпературних умовах, нагрівальні елементи з нітридом кремнію забезпечують вищу щільність потужності та довший термін служби порівняно з традиційними нагрівачами з позитивним температурним коефіцієнтом (PTC).
Основні характеристики:
Стійкість до окиснення при високих температурах: здатна довгостроково стабільно працювати при 1000°C без відшарування накидки, що запобігає зниженню нагрівальної потужності.
Швидке нагрівання: Температура поверхні може підніматися понад 300°C протягом 2 секунд після увімкнення, що значно скорочує час попереднього нагрівання.
Висока електроізоляція: об'ємна стійкість >10¹⁴ Ω•cm; додатковий ізоляційний шар не потрібен, що забезпечує безпечний і надійний прямий контакт із рідинами або повітрям.
Сильний термостійкість до удару: витримує багаторазові швидкі цикли охолодження та нагрівання від кімнатної температури до 800°C без тріщин.
Керамічні ріжучі інструменти на основі нітриду кремнію використовуються для високошвидкого сухого різання матеріалів з чавуну та нікелевих сплавів, таких як блоки автомобільних двигунів, головки циліндрів і гальмівні диски. Завдяки високій тепловій твердості та відмінній термостійкості вони зберігають стабільну якість різання навіть без охолоджуючої рідини, запобігаючи забрудненню охолоджуючою рідиною. Ці інструменти мають термін служби у 3–5 разів довший, ніж карбідні інструменти, що суттєво знижує частоту заміни інструментів і енергоспоживання під час обробки.
Керамічні кульки з кремнієвого нітриду слугують основними елементами для руху в системах електричного приводу, ступичних підшипниках і турбонагнітачах нових енергетичних автомобілів. Порівняно зі сталевими кульками, їхня щільність на 60% нижча і коефіцієнт тертя до 0,001 або менше, що дозволяє працювати без змащування або з низьким змащенням. Це зменшує втрати підшипників двигуна на 48% і суттєво оптимізує загальне енергоспоживання автомобіля. Крім того, керамічні кульки не викликають електрохімічної корозії, що повністю вирішує проблему відмови підшипників через електрохімічну корозію в електроприводних системах.
На автоматизованих автомобільних збірних лініях для точного позиціонування у світильниках і датчиках використовують штифти для визначення місця розташування нітриду кремнію. Їхня надвисока твердість і стійкість до зносу забезпечують стабільність розмірів навіть після сотень тисяч циклів затиску. З низьким коефіцієнтом теплового розширення (3,2×10⁻⁶/K) вони підтримують точність позиціонування під час зварювання або термічної обробки, знижуючи швидкість відходу та частоту перекалібрування.
У процесі лиття низького тиску з алюмінієвого сплаву нітридні кремнієві підставки відповідають за транспортування розплавленого алюмінію з утримаючої печі до форми. Кремнієвий нітрид повністю не змочується розплавленим алюмінієм, запобігаючи закупоркам, спричиненим алюмінієво-залізними сполученнями. Він забезпечує відмінну термічну стійкість до ударів (не потребує попереднього нагрівання протягом усього процесу) і має термін служби у 5–8 разів довший, ніж традиційні чавунні або кварцові підйомники, що суттєво зменшують кількість зупинок печей для заміни та кількість утвореного відходу алюмінію.
Розроблена для вимірювання температури та захисту в автомобільних печах для рафінування алюмінію та теплових печах. Захисна гільза з нітридом кремнію стійка до корозії від розплавленого алюмінію та теплового удару, і може працювати безперервно при 800°C протягом кількох місяців без пошкоджень. Це забезпечує точні та надійні показники температури, запобігає пошкодженню термопари та забрудненню розплавленим алюмінієм, спричиненим розривом захисної трубки, а також підвищує енергоефективність і безпеку печі.
У процесі очищення алюмінієвого сплаву високошвидке обертання ротора, що дегазує нітрид кремнію, розщеплює інертний газ на дрібні бульбашки, тим самим видаляючи водень і включення з розплавленого алюмінію. Ротор з нітридом кремнію стійкий до корозії розплавленого алюмінію та теплового удару, і не забруднює розплавлений алюміній. Його термін служби у 4–6 разів довший, ніж у роторів з графітовим або керамічним покриттям, що знижує частоту заміни, забезпечує стабільну ефективність дегазації та покращує якість лиття та теку.
