Was ist Siliziumkarbidkeramik?

Siliziumkarbidkeramik, allgemein bekannt als alsSic ceramics, sind ein vielseitiges Material mit einzigartigen Eigenschaften und einer Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen.

Materialzusammensetzung der SiC -Keramik

Siliziumkarbidkeramik besteht hauptsächlich aus SIC-Pulver, das zwei Hauptkristallstrukturen aufweist: kubisch (β-sic) und hexagonal (α-SIC). Diese Pulver werden mit einem geeigneten Keramikbindemittel gemischt und dann geformt und gesintert, um das letzte Keramikmaterial zu bilden. SIC, auch als Siliziumcarbid bekannt, ist eine Verbindung mit starken kovalenten Bindungen, wodurch es extrem hart und langlebig ist.

Zu den Haupteigenschaften der SIC -Keramik gehören:

‌● Hoher Schmelzpunkt‌: Siliziumkarbid hat einen extrem hohen Schmelzpunkt und kann hohen Temperaturumgebungen standhalten. Die spezifischen Schmelzpunktdaten können von verschiedenen Quellen variieren, es wird jedoch allgemein angenommen, dass sie um 2100 ° oder höher liegen. ‌Hige Härte und hohe Stärke:hochTragenwiderstand ‌. Gleichzeitig ist seine Stärke auch sehr hoch und kann einem großen mechanischen Stress standhalten.

‌ ●‌High Wärmeleitfähigkeit ‌: Die thermische Leitfähigkeit der Siliziumkarbidkeramik beträgt etwa 80-220 W/(M · k), und selbst in einigen unter Druck gesungenen Silizium-Carbid-Keramik kann die thermische Leitfähigkeit von bis zu 100 ~ 120 W/m · k sein, was viel höher ist Auf diese Weise können Siliziumkarbidkeramik schnell Wärme in Hochtemperaturumgebungen durchführen und dispergieren, wodurch die Stabilität und Lebensdauer der Ausrüstung verbessert wird.

‌‌ ●Gute elektrische Isolierung‌: Siliziumkarbidkeramik weisen eine gute elektrische Isolierung mit einer Breakdown -Spannung von bis zu 30 kV/mm auf, die die Entladung und Leckage von Lichtbogen effektiv verhindern kann.

‌‌ ● Chemische Stabilität‌: Siliziumkarbid ist resistent gegen Säure und Alkali, nicht leicht zu korrodieren und kann in einer Vielzahl von chemischen Medien stabil arbeiten.

Form- und Sintermethoden

Es gibt viele Möglichkeiten und Kategorien zur Bildung von Siliziumkarbidkeramik, hauptsächlich ein heißes Pressendinnen, ein Druckssintern, Reaktionsbindung, Rekristallisationsintern, Mikrowellensintern und Funken -Plasma -Sintern. Unterschiedliche Sintermethoden führen zu unterschiedlichen Leistungsunterschieden von Siliziumcarbidmaterialien.

‌‌‌ ●Druckloser Sinter -Silizium -Carbid (SSIC): Hergestellt aus reinem Siliziumcarbidpulver und oxidfreiem Sinterhilfen bei einer hohen Temperatur von etwa 2000 ° C unter Verwendung einer Reihe von Formungsmethoden (einschließlich trockener Presse und Extrusion).

‌‌‌ ● Reaktion gesinterte Siliziumcarbid (sic): Vormischt eine angemessene Menge an kohlenstoffhaltigem Material in Siliziumkarbidpulver und verwenden Sie die Hochtemperaturreaktion von Kohlenstoff mit Rest von Silizium in Siliziumcarbidpulver, um eine neue Art von Siliziumkarbid zu synthetisieren, um eine dichte Carbid-Ceramik zu bilden. Der Reaktionssinternprozess hat die Vorteile einer niedrigen Sintertemperatur, der kurzen Sinterzeit und der nahezu Nettoform. Es ist die effektivste Methode zur Vorbereitung großer und komplexischer Siliziumkarbidkeramik.

Häufige Probleme bei der Verarbeitung von Siliziumkarbidkeramik

Trotz seiner hervorragenden Eigenschaften stehen die Silizium -Carbid -Keramik aus folgenden Gründen während der Verarbeitung immer noch erhebliche Herausforderungen gegenüber:

‌‌‌ ●Hohe Härte‌: Die extrem hohe Härte des Siliziumkarbids macht es schwierig, zu schneiden oder zu mahlen, wodurch sich traditionelle Metallwerkzeuge schnell abnutzen.

‌‌‌ ●Sprödigkeit: Im Gegensatz zu Metallen sind Siliziumkarbidkeramik spröde und brechen leicht unter Aufprall oder Druck, was die herkömmlichen Schneidmethoden erschwert.

‌‌ ●Wärmeleitfähigkeit ‌: Während Siliziumkarbid in vielen Anwendungen nützlich ist, kann seine hohe thermische Leitfähigkeit während der Verarbeitung Wärme konzentrieren und das Material riss oder verformen.

‌‌‌ ●Chemische Stabilität‌: Die Resistenz des Siliziumkarbids gegenüber den meisten Chemikalien erschwert die Auswahl der Werkzeuge und Kühlmittel, und spezielle Materialien können erforderlich sein, um Nebenwirkungen zu vermeiden.

Spezifische Anwendungsszenarien von Siliziumkarbidkeramik (sic ceramic) ‌

1. ‌Semiconductor and Electronics Industry‌

‌‌‌ ●Schlüsselkomponenten der Halbleiterausrüstung ‌: SIC -Keramik werden verwendet, um Schleifscheiben, Saugnäpfe, Waferboote und Armaturen für Halbleiterausrüstung herzustellen. Aufgrund ihrer hohen Reinheit, ihrer chemischen Korrosionsbeständigkeit und ihrer hohen Präzision eignen sie sich für die Herstellung von Chips und Verpackungen. ‌

‌‌ ● ​​Hochfrequenzleistungsgeräte ‌: Als Substrate oder Verpackungsmaterialien für Hochfrequenzleistungsgeräte können die hohe Wärmeleitfähigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit der SIC-Keramik die Leistung von drahtlosen Kommunikation, Radaren und anderen Geräten verbessern.

‌‌‌ ●Elektronische Stromkomponenten ‌: Zum Herstellen von Strommodulen, Kondensatoren und Induktoren können sie einen stabilen Betrieb in Hochtemperatur- und Hochspannungsumgebungen aufrechterhalten.

2. ‌aerospace- und Hochtemperaturfelder ‌‌

‌‌ ● ​​Motor-Hochtemperaturkomponenten‌: SIC-Keramik werden in Raketenmotorverbrennungskammern, Turbinenschaufeln und Leitschaufeln verwendet, um das Gewicht zu verringern und gleichzeitig die Hochtemperaturwiderstand zu verbessern (> 1600 ℃).

‌‌‌ ●Wärmeschutzsystem ‌: Als thermisches Schutzmaterial für Raumfahrzeuge kann es extrem hohen Temperaturen und Luftströmen während des Hochgeschwindigkeitsfluges widerstehen.

‌‌ ● ​​‌High-Temperaturofenmöbel‌: In den metallurgischen und Keramikindustrien können Ofenmöbel wie SIC-Strahlen und -Walzen hohen Temperaturumgebungen standhalten (wie 1300-1600 ℃) lange Zeit, um die Produktionseffizienz zu verbessern.

3. ‌Chemical und korrosionsresistente Umgebungen ‌ ‌

‌‌ ●Desulfurisationsdüsenund Reaktoren‌: Die Säure- und Alkali -Resistenz der SiC -Keramik macht sie zu einem idealen Material für Entschwefelungssysteme und chemische Reaktoren, wobei ein Lebensdauer weit über die von Metallteilen liegt.

‌‌ ●Magnetpumpen und abgeschirmte Pumpen: Wichtige Versiegelungskomponenten wie Dichtungsringe und Lager, die zum Transport von korrosiven Medien verwendet werden, um Leckage und Verschleiß zu vermeiden.

4. Maschinen- und Energiefelder

‌‌ ●Hochleistungsdichtungen: Sic ceramic dichtungsringeNehmen Sie unter harten Bedingungen (z. B. hoher Druck und hoher Geschwindigkeit) gut ab und werden in petrochemischen und mechanischen Dichtungssystemen häufig verwendet.

‌‌ ●Kernenergie und neue Energie: Als Kernreaktor -Strukturmaterial oder Brennstoffzellenelektrode können SIC -Strahlungswiderstand und Hochtemperaturwiderstand die Sicherheit der Geräte verbessern.

‌‌ ●Solarenergie- und Wärmetauscher: Wird zur Einkapselung von Solarzellen oder zur Verbesserung der Energieumwandlungseffizienz und der Wetterresistenz verwendet.

5. Traditionelle Industrien und besondere Zwecke

‌‌ ●Schleifmittel und Verarbeitungstools: SIC -Schleifräder, Schleifgürtel usw. werden zur Präzisionsverarbeitung von Metallen, Glas und Keramik verwendet, insbesondere zum Mahlen von Zementkarbid und optischem Glas.

‌‌ ●Feuerfeste Materialien und Metallurgie: Als Hochofenauskleidungen, Eisenköpfe und elektrolytische Zellmaterialien verringern sie die Erosion von geschmolzenem Metall auf Geräten.

‌‌ ●‌Automotive Industrie ‌: Wird zur Herstellung von Bremssystemen, Turboladern und Motorkomponenten zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und der thermischen Effizienz verwendet.

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