Рекристализиран силициев карбид: Високопроизводителен материал за взискателни приложения

Рекристализираният силициев карбид (RSiC) е висококачествен керамичен материал с отлични механични, термични и електрически свойства. Уникалната му комбинация от свойства го прави идеален материал за взискателни приложения в различни индустрии, включително аерокосмическата, полупроводниковата и автомобилната. В тази статия ще разгледаме свойствата на RSiC, производствения му процес и приложенията му в различни индустрии.

Свойства на рекристализирания силициев карбид
RSiC е керамичен материал, състоящ се от силициеви и въглеродни атоми в структура на кристална решетка. Образува се чрез рекристализация на прах от силициев карбид при високи температури (>2200°C) във вакуум или инертна атмосфера. Полученият материал има плътност от 2,6 g/cm³, порьозност по-малка от 1% и висока степен на чистота (>99,5%).

Механични свойства:
RSiC има отлични механични свойства, включително висока якост, издръжливост и твърдост. Модулът му на Юнг е приблизително 400 GPa, което е повече от този на стоманата, а якостта му на разрушаване е около 4,5 MPa.m^0,5, което превъзхожда тази на повечето керамики. Твърдостта му е около 2400 по Викерс, което го прави една от най-твърдите известни керамики.

Термични свойства:
RSiC има изключителни термични свойства, включително висока топлопроводимост, ниско термично разширение и отлична устойчивост на термични удари. Неговата топлопроводимост е около 100-150 W/m.K, което е по-високо от това на повечето керамики и е сравнимо с това на металите. Коефициентът му на термично разширение е около 4,5 x 10^-6/K, което е ниско в сравнение с други керамики. Устойчивостта му на термични удари се дължи на високата му топлопроводимост и ниското му термично разширение.

Електрически свойства:
RSiC има добри електрически свойства, включително високо електрическо съпротивление и ниски диелектрични загуби. Електрическото му съпротивление е около 5 x 10^6 Ω.cm при стайна температура, което го прави отличен изолационен материал. Диелектричните му загуби са по-малки от 0,01 при честоти до 1 MHz, което го прави подходящ за високочестотни приложения.

Производствен процес на рекристализиран силициев карбид:
Производственият процес на RSiC включва няколко етапа, включително:

Изработване на зеленото тяло: Прахът от силициев карбид се смесва със свързващо вещество и се оформя в зелено тяло чрез едноосно или изостатично пресоване.

Предварително синтероване: Зеленият корпус се изпича предварително при температура около 1650°C, за да придобие достатъчна здравина и твърдост при работа.

Оформяне: Предварително синтерованото зелено тяло се обработва до желаната форма с помощта на различни техники, като рязане, шлифоване и фрезоване.

Окончателно синтероване: Обработеното зелено тяло се нагрява до температура > 2200°C във вакуум или инертна атмосфера, за да се рекристализира прахът от силициев карбид, в резултат на което се получава плътен и чист RSiC материал.

Приложения на рекристализирания силициев карбид:
RSiC има широк спектър от приложения в различни индустрии, включително:

Аерокосмически: RSiC се използва като лек и високоякостен материал в аерокосмически структури, като например турбинни лопатки, ракетни дюзи и топлинни щитове.

Полупроводник: RSiC се използва като тигелен материал за производството на силициеви пластини и като материал за субстрат за производството на филми от галиев нитрид (GaN).

Автомобили: RSiC се използва като материал за спирачни дискове поради високата си топлопроводимост и ниското си термично разширение.

Химикали: RSiC се използва като облицовъчен материал във високотемпературни пещи и реактори в химическата промишленост.

Заключение:
Рекристализираният силициев карбид е висококачествен керамичен материал с отлични механични, термични и електрически свойства. Уникалната му комбинация от свойства го прави идеален материал за взискателни приложения в различни индустрии, включително аерокосмическата, полупроводниковата и автомобилната. Производственият му процес включва няколко етапа, включително производство на зелено тяло, предварително синтероване, оформяне и окончателно синтероване. Като цяло RSiC е универсален материал, който има потенциала да направи революция в различни индустрии и да проправи път на нови технологии.