Výhody a typy materiálů z karbidu křemíku?

Špičkový výkonkarbid křemíkupramení z jeho kovalentní krystalové struktury (atomy křemíku jsou pevně vázány na atomy uhlíku, s vazebnou energií až 432 kJ/mol). Jeho hlavní výhody jsou následující:

 Mimořádně-vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebení:S tvrdostí podle Mohse 9,2-9,5, která je na druhém místě za diamantem, a mikrotvrdostí 2800–3300 HV je její odolnost proti opotřebení 10–20krát vyšší než u běžné oceli, je schopna odolat silnému tření a nárazu, díky čemuž je vhodná pro součásti odolné proti opotřebení.

 Vynikající stabilita při vysokých-teplotách:S bodem tání až 2700 stupňů, zůstává stabilní ve vzduchu pod 1600 stupňů bez významné oxidační deformace; jeho koeficient lineární roztažnosti je pouze 4,5 × 10⁻⁶/ stupeň (20-1000 stupňů), mnohem nižší než u kovových materiálů, které vykazují vynikající rozměrovou stabilitu při vysokých teplotách.

 Silná chemická odolnost proti korozi:Při pokojové teplotě nereaguje s konvenčními korozivními médii, jako jsou kyseliny, zásady a soli, pouze mírně reaguje se směsí koncentrované kyseliny dusičné a kyseliny fluorovodíkové při vysokých teplotách, takže je vhodný pro vysoce korozivní chemické prostředí.

 Vynikající tepelná vodivost a elektrické vlastnosti:Tepelná vodivost při pokojové teplotě dosahuje 120-200 W/(m·K), což je 3-5krát více než u běžné keramiky a 4–6krát větší než u oceli, což vede k vynikající účinnosti odvodu tepla. Jako polovodičový materiál je jeho bandgap (3,26 eV) 3krát větší než u křemíku a jeho intenzita elektrického pole je 10krát větší než u křemíku, takže je vhodný pro vysokonapěťová a vysokofrekvenční elektronická zařízení.

 Vysoká mechanická pevnost a odolnost proti nárazu:Pevnost v ohybu při pokojové teplotě dosahuje 400-500 MPa a lomová houževnatost je 3-5 MPa·m¹/², přičemž vykazuje vyšší odolnost proti nárazu a menší křehkost než tradiční keramické materiály.

(1) Klasifikace podle barvy a čistoty (nejběžněji používaná v průmyslu)

(2) Klasifikace podle krystalové struktury (určuje výkonnostní rozdíly)

-SiC (šestihranný krystal):

Vysokoteplotně stabilní fáze (stabilní nad 1400 stupňů), hlavní forma průmyslové slitiny křemíku a uhlíku, s vysokou tvrdostí a vysokou -pevností při vysoké teplotě, vhodná pro konstrukční materiály a vysokoteplotní-komponenty (jako jsou vložky pecí, trysky raket);

-SiC (kubický krystal):

Nízkoteplotní fáze (stabilní pod 1400 stupňů), syntetizovaná speciálními procesy, s jednotnou krystalovou strukturou a vynikajícím výkonem polovodičů, vhodná pro elektronická zařízení a substráty polovodičových čipů třetí-generace;

-SiC (kubický krystal):

Vzácná nízkoteplotní varianta, vyžadující extrémně vysokou čistotu, používaná hlavně ve vědeckém výzkumu a v oblastech špičkové{1}}elektroniky.

(3) Klasifikace podle formy produktu (přizpůsobeno různým aplikačním scénářům)

Prášek:

velikost 100-3000 mesh, používá se v brusivech, keramických surovinách ametalurgické dezoxidanty;

Bloky/desky:

Používá se ve vložkách pecí, podpěrách a-vysokoteplotních konstrukčních součástech;

Keramické výrobky:

Lisované součásti, jako jsou těsnicí kroužky, ložiska a ochranné trubky termočlánků;

Polovodičové destičky:

Monokrystalové destičky SiC s vysokou{0}}čistotou -, používané při výrobě energetických zařízení a RF zařízení.

(1) Strojírenský a brusný průmysl

S využitím vysoké tvrdosti a odolnosti proti opotřebení se používá k výrobě brusných kotoučů, řezných kotoučů a pískovacích brusiv pro zpracování kovů, kamene a skla;
Výroba keramických těsnicích kroužků a ložisek odolných proti opotřebení-, vhodných pro rotační stroje, jako jsou vodní čerpadla a ventily, s životností 5–10krát delší než u kovových těsnění.

(2) Hutnictví a vysokoteplotní-odvětví

Jako vysokoteplotní{0}}komponenty, jako jsou vložky pecí, kelímky a podnosy, je vhodný pro-teplotní scénáře pod 1600 stupňů, jako je tavení neželezných kovů a syntéza polovodičových materiálů;

Používá se v článcích pro elektrolýzu hliníku a obloukových deskách pecí se zinkovým práškem, přičemž využívá svou vysokou-teplotní odolnost a odolnost proti korozi k prodloužení životnosti zařízení.

(3) Elektronický a polovodičový průmysl

Vysoce{0}}čisté -desky SiC se používají k výrobě vysokonapěťových energetických zařízení (jako jsou střídače nových energetických vozidel a fotovoltaické střídače), které snižují spotřebu energie a zvyšují hustotu výkonu;

Jako substrát pro vysokofrekvenční zařízení je vhodný pro vysoko-frekvenční scénáře, jako je komunikace 5G a satelitní komunikace.

(4) Letecký a kosmický průmysl a špičková{1}}výroba

Výroba vysokoteplotních{0}}komponentů, jako jsou trysky raket a lopatky plynových turbín, které odolávají extrémním teplotám nad 2000 stupňů a nárazům proudění vzduchu;

Používá se ve vysokoteplotních{0}}vrstvách pro letecké-motory, čímž zlepšuje odolnost součástí proti vysokoteplotní oxidaci a opotřebení.

(5) Chemický průmysl

Výroba trubek, ventilů a výměníků tepla odolných proti korozi, vhodných pro dopravu a reakci silných kyselin, silných alkálií a vysokoteplotních médií;
Jako nosič katalyzátoru využívající svůj vysoký specifický povrch a chemickou stabilitu ke zlepšení účinnosti katalytické reakce.

 Výběr na základě "požadavků na tvrdost":

Vybratzelený karbid křemíkupro zpracování materiálů s vysokou{0}}tvrdostí ačerný karbid křemíkupro obecné zpracování;

 Výběr na základě „teplotních scénářů“:

Vyberte -SiC pro vysokoteplotní konstrukční díly nad 1400 stupňů a -SiC pro elektronická zařízení;

 Výběr na základě "morfologických požadavků":

Vyberte práškovou formu pro brusiva a dezoxidanty, blokovou/deskovou formu pro konstrukční díly a keramické produkty pro přesné součásti.