Rekristályosított szilíciumkarbid: Szilícium-karbid: Nagy teljesítményű anyag igényes alkalmazásokhoz

Az átkristályosított szilíciumkarbid (RSiC) egy nagy teljesítményű kerámiaanyag, amely kiváló mechanikai, termikus és elektromos tulajdonságokkal rendelkezik. A tulajdonságok egyedülálló kombinációja ideális anyaggá teszi a különböző iparágak, többek között a repülőgépipar, a félvezetőipar és az autóipar igényes alkalmazásaihoz. Ebben a cikkben az RSiC tulajdonságait, gyártási folyamatát és különböző iparágakban való alkalmazását vizsgáljuk meg.

Az átkristályosított szilíciumkarbid tulajdonságai
Az RSiC olyan kerámiaanyag, amely szilícium- és szénatomokból áll kristályrácsos szerkezetben. Szilíciumkarbid por magas hőmérsékleten (>2200°C) vákuumban vagy inert atmoszférában történő átkristályosításával keletkezik. Az így kapott anyag sűrűsége 2,6 g/cm³, porozitása kevesebb, mint 1%, és nagyfokú tisztaságú (>99,5%).

Mechanikai tulajdonságok:
Az RSiC kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, beleértve a nagy szilárdságot, szívósságot és keménységet. Young-modulusa körülbelül 400 GPa, ami magasabb, mint az acélé, törési szívóssága pedig 4,5 MPa.m^0,5 körül van, ami a legtöbb kerámiaénál magasabb. Keménysége körülbelül 2400 Vickers, ami az egyik legkeményebb ismert kerámia.

Termikus tulajdonságok:
Az RSiC kiemelkedő hőtani tulajdonságokkal rendelkezik, beleértve a magas hővezető képességet, az alacsony hőtágulást és a kiváló hősokkállóságot. Hővezető képessége 100-150 W/m.K körül van, ami magasabb, mint a legtöbb kerámiáé, és összehasonlítható a fémekével. Hőtágulási együtthatója körülbelül 4,5 x 10^-6/K, ami más kerámiákéhoz képest alacsony. Hősokkállósága a magas hővezető képességének és az alacsony hőtágulásának tulajdonítható.

Elektromos tulajdonságok:
Az RSiC jó elektromos tulajdonságokkal rendelkezik, beleértve a magas elektromos ellenállást és az alacsony dielektromos veszteséget. Elektromos ellenállása szobahőmérsékleten 5 x 10^6 Ω.cm körül van, ami kiváló szigetelőanyaggá teszi. Dielektromos vesztesége 1 MHz-es frekvenciáig 0,01-nél kisebb, ami alkalmassá teszi nagyfrekvenciás alkalmazásokhoz.

Az átkristályosított szilíciumkarbid gyártási folyamata:
Az RSiC gyártási folyamata több lépést foglal magában, többek között:

A zöld test gyártása: A szilíciumkarbid port összekeverik egy kötőanyaggal, és egytengelyű vagy izosztatikus préseléssel zöld testet formáznak belőle.

Előszinterezés: A zöld testet 1650 °C körüli hőmérsékleten előszinterezik, hogy megfelelő szilárdságot és merevséget biztosítson a kezeléshez.

Formázás: Az előszinterezett zöld testet különböző technikákkal, például vágással, csiszolással és marással a kívánt alakra alakítják.

Végső szinterezés: A megmunkált zöld testet vákuumban vagy inert atmoszférában > 2200 °C-ra melegítik, hogy a szilíciumkarbid por átkristályosodjon, így sűrű és tiszta RSiC anyagot kapunk.

Az átkristályosított szilíciumkarbid alkalmazásai:
Az RSiC széleskörűen alkalmazható különböző iparágakban, többek között:

Repülőgépipar: Az RSiC-et könnyű és nagy szilárdságú anyagként használják repülőgépszerkezetekben, például turbinalapátokban, rakétafúvókákban és hőpajzsokban.

Félvezető: A RSiC-t tégelyanyagként használják szilíciumszelet gyártásához, valamint szubsztrátanyagként gallium-nitrid (GaN) filmek növesztéséhez.

Autóipar: A RSiC-et féktárcsa anyagaként használják nagy hővezető képessége és alacsony hőtágulása miatt.

Vegyi anyag: A vegyiparban az RSiC-et magas hőmérsékletű kemencékben és reaktorokban használják bélésanyagként.

Következtetés:
Az átkristályosított szilíciumkarbid egy nagy teljesítményű kerámiaanyag, amely kiváló mechanikai, termikus és elektromos tulajdonságokkal rendelkezik. A tulajdonságok egyedülálló kombinációja ideális anyaggá teszi a különböző iparágak, többek között a repülőgépipar, a félvezetőipar és az autóipar igényes alkalmazásaihoz. Gyártási folyamata több lépést foglal magában, beleértve a zöldtest-gyártást, az előszinterezést, az alakítást és a végső szinterezést. Összességében az RSiC egy sokoldalú anyag, amely képes forradalmasítani a különböző iparágakat és utat törni az új technológiáknak.