O que é cerâmica de carboneto de silício?

Cerâmica de carboneto de silício, comumente conhecida comoCerâmica sic, são um material versátil com propriedades únicas e uma ampla gama de aplicações em várias indústrias.

Composição material da cerâmica sic

A cerâmica de carboneto de silício é composta principalmente por pó SiC, que possui duas estruturas cristalinas principais: cúbico (β-SiC) e hexagonal (α-SIC). Esses pós são misturados com um aglutinante de cerâmica apropriados e depois moldados e sinterizados para formar o material cerâmico final. O sic, também conhecido como carboneto de silício, é um composto com fortes ligações covalentes, tornando -a extremamente difícil e durável.

As principais propriedades da cerâmica sic incluem:

‌● Alto ponto de fusão‌: O carboneto de silício tem um ponto de fusão extremamente alto e pode suportar ambientes de alta temperatura. Os dados específicos do ponto de fusão podem variar de diferentes fontes, mas acredita -se que seja de cerca de 2100 ℃ ou superior. ‌ High Disidade e alta força ‌: A dureza Mohs do carboneto de silício é de cerca de 9,5, e a dureza Vickers é de cerca de 2800-3300HV, que é apenas apenas para o diamante e o nitreto de boro e tem extremamentealtoresistência ao desgaste‌. Ao mesmo tempo, sua força também é muito alta e pode suportar grande tensão mecânica.

‌ ●‌ Chega de condutividade térmica‌: A condutividade térmica da cerâmica do carboneto de silício é de cerca de 80-220W/(M · k) e, mesmo em algumas cerâmicas de carboneto de silício sinterizado sem pressionadas, a condutividade térmica pode ser tão alta quanto 100 ~ 120W/M · K, que é muito maior que a cerâmica tradicional de alumina e cerâmica de alumínio. Isso permite que a cerâmica de carboneto de silício conduza rapidamente e disperse calor em ambientes de alta temperatura, melhorando a estabilidade e a vida útil do equipamento.

‌‌ ●Boa isolamento elétrico‌: As cerâmicas de carboneto de silício têm um bom isolamento elétrico, com uma tensão de quebra de até 30kV/mm, o que pode efetivamente impedir a descarga e vazamento de arco.

‌‌ ● Estabilidade química ‌: O carboneto de silício é resistente a ácido e álcalis, não é fácil de corroer e pode trabalhar de forma estável em uma variedade de meios químicos.

Métodos de formação e sinterização

Existem muitas maneiras e categorias para a formação de cerâmica de carboneto de silício, incluindo principalmente sinterização a quente, sinterização sem pressionamento, união de reação, sinterização de recristalização, sinterização por microondas e sinterização plasmática. Diferentes métodos de sinterização levarão a diferentes diferenças de desempenho de materiais de carboneto de silício.

‌‌‌ ●Carboneto de silício sinterizado sem pressionamento (SSIC): Feito de pó puro em pó de carboneto de silício e de sinterização livre de óxido, a uma alta temperatura de cerca de 2000 ° C usando uma série de métodos de formação (incluindo prensagem a seco e extrusão).

‌‌‌ ● Reação Sinterned Silicon Carbide (sísic): Procure uma quantidade apropriada de material que contenha carbono em pó de carboneto de silício e use a reação de alta temperatura do carbono com silício residual em pó de carboneto de silício para sintetizar um novo tipo de carboneto de silício para formar uma densa cerâmica de carboneto de silício. O processo de sinterização da reação tem as vantagens de baixa temperatura de sinterização, tempo de sinterização curto e perto da forma líquida. É o método mais eficaz para preparar a cerâmica de carboneto de silício de grande e em forma de complexo.

Problemas comuns no processamento de cerâmica de carboneto de silício

Apesar de suas excelentes propriedades, a cerâmica de carboneto de silício ainda enfrenta desafios significativos durante o processamento pelos seguintes motivos:

‌‌‌ ●Alta dureza‌: A dureza extremamente alta do carboneto de silício dificulta o corte ou o moer, fazendo com que as ferramentas de metal tradicionais se desgastem rapidamente.

‌‌‌ ●Fragilidade: Ao contrário dos metais, a cerâmica de carboneto de silício é quebradiça e facilmente quebra sob impacto ou pressão, complicando os métodos de corte tradicionais.

‌‌ ●Condutividade térmica‌: Enquanto o carboneto de silício é útil em muitas aplicações, sua alta condutividade térmica pode concentrar o calor durante o processamento, fazendo com que o material rache ou se deforme.

‌‌‌ ●Estabilidade química ‌: A resistência do carboneto de silício à maioria dos produtos químicos complica a seleção de ferramentas e refrigerantes, e os materiais especializados podem ser necessários para evitar reações adversas.

Cenários de aplicação específicos de cerâmica de carboneto de silício (cerâmica sic) ‌

1. ‌Memiconductor e indústria de eletrônicos‌

‌‌‌ ●Componentes -chave do equipamento semicondutor‌: A cerâmica do SIC é usada para fabricar discos de moagem, copos de sucção, barcos de bolacha e utensílios para equipamentos de semicondutores. Devido à sua alta pureza, resistência à corrosão química e alta precisão, eles são adequados para processos de fabricação e embalagem de chips‌. ‌

‌‌ ● ​​Dispositivos de energia de alta frequência‌: Como substratos ou materiais de embalagem para dispositivos de alta frequência, a alta condutividade térmica e a resistência de alta temperatura da cerâmica do SiC podem melhorar o desempenho de comunicações sem fio, radares e outros equipamentos.

‌‌‌ ●Componentes eletrônicos de energia‌: Usados ​​para fabricar módulos de energia, capacitores e indutores, eles podem manter uma operação estável em ambientes de alta temperatura e alta tensão.

2. ‌Aerospace e campos de alta temperatura‌‌

‌‌ ● ​​Componentes de alta temperatura do motor‌: A cerâmica do SiC é usada em câmaras de combustão de motores de foguete, lâminas de turbinas e palhetas guiam para reduzir o peso, melhorando a resistência de alta temperatura (> 1600 ℃).

‌‌‌ ●Sistema de Proteção Térmica‌: Como material de proteção térmica para a nave espacial, ele pode resistir a altas temperaturas extremas e choques de fluxo de ar durante o vôo de alta velocidade.

‌‌ ● ​​‌ ‌ ‌ Móveis de forno de alta temperatura ‌: Nas indústrias metalúrgicas e cerâmicas, os móveis de forno, como vigas de SiC e rolos, podem suportar ambientes de alta temperatura (como 1300-1600 ℃) por um longo tempo, melhorando a eficiência da produção.

3. Ambientes químicos e resistentes à corrosão‌ Ambientes‌ ‌

‌‌ ●Bocais de dessulfurizaçãoe reatores‌: A resistência ácida e alcalina da cerâmica do SiC o torna um material ideal para sistemas de dessulfurização e reatores químicos, com uma vida útil excedendo muito a das partes metálicas.

‌‌ ●Bombas magnéticas e bombas blindadas: Componentes de vedação -chave, como anéis de vedação e rolamentos usados ​​para transportar meios corrosivos para evitar vazamentos e desgaste.

4. Campos de máquinas e energia

‌‌ ●Sedos de alto desempenho: Sic cerâmica de cerâmica anéisExecute bem em condições adversas (como alta pressão e alta velocidade) e são amplamente utilizadas em sistemas de vedação petroquímica e mecânica.

‌‌ ●Energia nuclear e nova energia: Como material estrutural do reator nuclear ou eletrodo de células de combustível, a resistência à radiação do SIC e a resistência à alta temperatura podem melhorar a segurança do equipamento.

‌‌ ●Energia solar e trocadores de calor: Usado para encapsulamento de células solares ou trocadores de calor de alta temperatura para melhorar a eficiência da conversão de energia e a resistência ao clima.

5. Indústrias tradicionais e propósitos especiais

‌‌ ●Abrasivas e ferramentas de processamento: Rodas de moagem SiC, cintos abrasivos, etc. são usados ​​para o processamento de precisão de metais, vidro e cerâmica, especialmente para moer carboneto cimentado e vidro óptico.

‌‌ ●Materiais refratários e metalurgia: Como revestimentos de forno de explosão, conchas de ferro e materiais de células eletrolíticas, eles reduzem a erosão do metal fundido no equipamento.

‌‌ ●‌ ‌ ‌ Automotive Industry‌: Usado na fabricação de sistemas de freio, turbocompressores e componentes do motor para melhorar a resistência ao desgaste e a eficiência térmica.

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