Rekristalizuotas silicio karbidas: Didelio našumo medžiaga reiklioms reikmėms

Rekristalizuotas silicio karbidas (RSiC) yra aukštos kokybės keraminė medžiaga, pasižyminti puikiomis mechaninėmis, šiluminėmis ir elektrinėmis savybėmis. Dėl unikalaus savybių derinio tai ideali medžiaga, tinkanti sudėtingoms reikmėms įvairiose pramonės šakose, įskaitant aviacijos, puslaidininkių ir automobilių pramonę. Šiame straipsnyje nagrinėsime RSiC savybes, jos gamybos procesą ir taikymą įvairiose pramonės šakose.

Rekristalizuoto silicio karbido savybės
RSiC yra keraminė medžiaga, sudaryta iš silicio ir anglies atomų kristalinėje gardelėje. Ji susidaro rekristalizuojant silicio karbido miltelius aukštoje temperatūroje (>2200 °C) vakuume arba inertinėje atmosferoje. Gautos medžiagos tankis yra 2,6 g/cm³, akytumas mažesnis nei 1%, o grynumas didelis (>99,5%).

Mechaninės savybės:
RSiC pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, įskaitant didelį stiprumą, tvirtumą ir kietumą. Jo Jono modulis yra maždaug 400 GPa, t. y. didesnis už plieno modulį, o jo atsparumas lūžiams yra maždaug 4,5 MPa.m^0,5, t. y. geresnis už daugumos keraminių medžiagų atsparumą. Jos kietumas yra apie 2400 Vikerso, todėl ji yra viena iš kiečiausių žinomų keramikų.

Šiluminės savybės:
RSiC pasižymi išskirtinėmis šiluminėmis savybėmis, įskaitant didelį šilumos laidumą, mažą šiluminį plėtimąsi ir puikų atsparumą šiluminiam smūgiui. Jo šilumos laidumas yra apie 100-150 W/m.K, t. y. didesnis nei daugumos keramikos ir panašus į metalų. Jo šiluminio plėtimosi koeficientas yra apie 4,5 x 10^-6/K, t. y. mažas, palyginti su kita keramika. Atsparumą terminiam smūgiui lemia didelis šilumos laidumas ir mažas šiluminis plėtimasis.

Elektrinės savybės:
RSiC pasižymi geromis elektrinėmis savybėmis, įskaitant didelę elektrinę varžą ir mažus dielektrinius nuostolius. Jo elektrinė varža kambario temperatūroje yra apie 5 x 10^6 Ω.cm, todėl jis yra puiki izoliacinė medžiaga. Jos dielektriniai nuostoliai yra mažesni nei 0,01, kai dažnis neviršija 1 MHz, todėl ji tinka aukšto dažnio taikymams.

Rekristalizuoto silicio karbido gamybos procesas:
RSiC gamybos procesą sudaro keli etapai, įskaitant:

Žalios spalvos korpuso gamyba: Silicio karbido milteliai sumaišomi su rišamąja medžiaga ir vienašio arba izostatinio presavimo būdu suformuojamas žalias kūnas.

Prieš sukepinimą: Žaliasis korpusas iš anksto sukepinamas maždaug 1650 °C temperatūroje, kad būtų pakankamai tvirtas ir standus.

Formavimas: Iš anksto sukepintas žalias korpusas apdirbamas iki norimos formos naudojant įvairius metodus, pavyzdžiui, pjovimą, šlifavimą ir frezavimą.

Galutinis sukepinimas: Vakuume arba inertinėje atmosferoje apdirbtas žalias korpusas kaitinamas iki > 2200 °C temperatūros, kad silicio karbido milteliai persikristalizuotų ir būtų gauta tanki ir gryna RSiC medžiaga.

Rekristalizuoto silicio karbido panaudojimas:
RSiC gali būti plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose, įskaitant:

Aviacija ir kosmosas: RSiC naudojama kaip lengva ir didelio stiprumo medžiaga aerokosminėse konstrukcijose, pavyzdžiui, turbinų mentėse, raketų antgaliuose ir šiluminiuose skyduose.

Puslaidininkis: RSiC naudojamas kaip tiglio medžiaga silicio plokštelėms gaminti ir kaip substrato medžiaga galio nitrido (GaN) plėvelėms auginti.

Automobiliai: RSiC naudojama kaip stabdžių diskų medžiaga dėl didelio šilumos laidumo ir mažo šiluminio plėtimosi.

Cheminės medžiagos: RSiC naudojamas kaip chemijos pramonės aukštatemperatūrių krosnių ir reaktorių pamušalo medžiaga.

Išvados:
Rekristalizuotas silicio karbidas yra aukštos kokybės keraminė medžiaga, pasižyminti puikiomis mechaninėmis, šiluminėmis ir elektrinėmis savybėmis. Dėl unikalaus savybių derinio jis yra ideali medžiaga, tinkanti sudėtingoms reikmėms įvairiose pramonės šakose, įskaitant aviacijos, puslaidininkių ir automobilių pramonę. Jos gamybos procesas apima kelis etapus, įskaitant žalio korpuso gamybą, išankstinį sukepinimą, formavimą ir galutinį sukepinimą. Apskritai RSiC yra universali medžiaga, galinti sukelti revoliuciją įvairiose pramonės šakose ir nutiesti kelią naujoms technologijoms.