Рекристалізований карбід кремнію: Високоефективний матеріал для складних застосувань

Рекристалізований карбід кремнію (RSiC) - це високоефективний керамічний матеріал з чудовими механічними, термічними та електричними властивостями. Унікальне поєднання властивостей робить його ідеальним матеріалом для відповідальних застосувань у різних галузях промисловості, включаючи аерокосмічну, напівпровідникову та автомобільну. У цій статті ми розглянемо властивості RSiC, процес його виготовлення та застосування в різних галузях промисловості.

Властивості перекристалізованого карбіду кремнію
RSiC - це керамічний матеріал, що складається з атомів кремнію та вуглецю в структурі кристалічної решітки. Він утворюється шляхом перекристалізації порошку карбіду кремнію при високих температурах (>2200°C) у вакуумі або інертній атмосфері. Отриманий матеріал має щільність 2,6 г/см³, пористість менше 1% і високий ступінь чистоти (>99,5%).

Механічні властивості:
RSiC має відмінні механічні властивості, включаючи високу міцність, в'язкість і твердість. Його модуль Юнга становить приблизно 400 ГПа, що вище, ніж у сталі, а в'язкість при руйнуванні - близько 4,5 МПа.м^0,5, що перевищує показники більшості керамічних матеріалів. Його твердість становить близько 2400 одиниць за Віккерсом, що робить його однією з найтвердіших відомих керамік.

Теплові властивості:
RSiC має видатні термічні властивості, включаючи високу теплопровідність, низьке теплове розширення і відмінну стійкість до термічних ударів. Його теплопровідність становить близько 100-150 Вт/м.К, що вище, ніж у більшості керамічних матеріалів і порівнянно з металами. Коефіцієнт теплового розширення становить близько 4,5 x 10^-6/K, що є низьким порівняно з іншими керамічними матеріалами. Стійкість до термічних ударів пояснюється високою теплопровідністю і низьким тепловим розширенням.

Електричні властивості:
RSiC має хороші електричні властивості, включаючи високий електричний опір і низькі діелектричні втрати. Його питомий електричний опір становить близько 5 x 10^6 Ω.см при кімнатній температурі, що робить його чудовим ізоляційним матеріалом. Його діелектричні втрати становлять менше 0,01 на частотах до 1 МГц, що робить його придатним для високочастотних застосувань.

Процес виробництва рекристалізованого карбіду кремнію:
Процес виробництва RSiC складається з декількох етапів, серед яких:

Виготовлення зеленого тіла: Порошок карбіду кремнію змішується зі сполучною речовиною і формується в зелене тіло шляхом одновісного або ізостатичного пресування.

Попереднє спікання: Зелений корпус попередньо спікається при температурі близько 1650°C, щоб надати йому достатньої міцності та жорсткості для транспортування.

Формування: Попередньо спечене зелене тіло обробляється до потрібної форми за допомогою різних технік, таких як різання, шліфування та фрезерування.

Фінальне спікання: Оброблене зелене тіло нагрівається до температури > 2200°C у вакуумі або інертній атмосфері для рекристалізації порошку карбіду кремнію, в результаті чого утворюється щільний і чистий матеріал RSiC.

Застосування рекристалізованого карбіду кремнію:
RSiC має широкий спектр застосування в різних галузях промисловості, включаючи:

Аерокосмічна галузь: RSiC використовується як легкий і високоміцний матеріал в аерокосмічних конструкціях, таких як лопаті турбін, сопла ракет і теплові екрани.

Напівпровідник: RSiC використовується як матеріал тигля для виробництва кремнієвих пластин і як підкладка для вирощування плівок нітриду галію (GaN).

Автомобільна промисловість: RSiC використовується як матеріал для гальмівних дисків завдяки своїй високій теплопровідності та низькому тепловому розширенню.

Хімічна промисловість: RSiC використовується як футерувальний матеріал у високотемпературних печах і реакторах у хімічній промисловості.

Висновок:
Рекристалізований карбід кремнію - це високоефективний керамічний матеріал з чудовими механічними, термічними та електричними властивостями. Унікальне поєднання властивостей робить його ідеальним матеріалом для відповідальних застосувань у різних галузях промисловості, включаючи аерокосмічну, напівпровідникову та автомобільну. Процес виробництва складається з декількох етапів, включаючи виготовлення екологічно чистого корпусу, попереднє спікання, формування та остаточне спікання. Загалом, RSiC - це універсальний матеріал, який має потенціал для революції в різних галузях промисловості та прокладає шлях до нових технологій.