Einführung
Die Bedeutung von Keramikmaterial aus Siliziumkarbid (SiC) Die Bedeutung von Siliziumkarbid für die heutige Welt kann nicht genug betont werden. Aufgrund seiner Nützlichkeit und beeindruckenden mechanischen Eigenschaften ist es eines der meistdiskutierten Hochleistungskeramikmaterialien. Nahezu jedes Ingenieurbüro und jede Hightech-Industrie verwendet heute in der einen oder anderen Form SiC-Materialien. Dank modernster Technologie haben Hersteller entdeckt, dass sich durch Sintern von Siliziumkarbid kostengünstiges, hochwertiges SiC herstellen lässt.
Im heutigen Artikel erfahren Sie mehr über die Eigenschaften und Anwendungen der drucklos gesintertes Siliziumkarbid Typ. Sie erfahren auch die Unterschiede zwischen Reaktionssintern und drucklosem Sintern von Siliziumkarbid. Abschließend erfahren Sie mehr über die aktuellen internationalen Markttrends und den Marktwert von gesintertem Siliziumkarbid.
Eigenschaften von gesintertem Siliziumkarbid
Gesintertes Siliziumkarbid wird industriell durch Sintern von reinem SiC-Pulver und Erhitzen auf bis zu 2.100 °C hergestellt. Nach dem Erhitzen und Bearbeiten verschmelzen die SiC-Pulver zu einem dichten, harten Keramikmaterial. Nichtoxidische Sinterhilfsmittel wie Bor sind für die Verbesserung der Siliziumkarbidhärte von entscheidender Bedeutung. SSiC-Werkstoffe sind in zwei Hauptqualitäten erhältlich: reaktionsgesintertes Siliziumkarbid und drucklos gesintertes Siliziumkarbid.
Diese gesinterten Siliziumkarbid-Werkstoffe (SSiC) erfreuen sich zunehmender Beliebtheit, da sie einer verbesserten Version von Siliziumkarbid ähneln. Der Grund dafür ist, dass SSiC-Werkstoffe in der Regel über bessere mechanische Eigenschaften und eine höhere Haltbarkeit verfügen. Dies liegt daran, dass sie weiteren industriellen Prozessen mit extremen Temperaturen und Hitze ausgesetzt waren. Sie weisen außerdem eine höhere Dichte, einen höheren Reinheitsgrad und eine hohe Beständigkeit gegen Korrosion, Chemikalien und Verschleiß auf.
Eigenschaften von gesintertem Siliziumkarbid
Einige herausragende Eigenschaften von gesintertem Siliziumkarbid sind:
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Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
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Hohe Druckfestigkeit und Härte.
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Geringe Porosität
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Hoher Anteil an reinem SiC.
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Hoher Schmelzpunkt
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Stabilität auch bei hohen Temperaturen.
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Hohe Korrosions- und Verschleißbeständigkeit.
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Hervorragende Wärmeleitfähigkeit und Temperaturschockbeständigkeit.
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Langlebige feuerfeste Materialien
Anwendungen von gesintertem Siliziumkarbid
Aufgrund der spannenden Eigenschaften von gesintertem Siliziumkarbid können Sie es in einer Vielzahl von Anwendungen einsetzen, darunter:
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Herstellung von keramischen Kühlkörpern.
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Herstellung von Keramiklagern.
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Militärfahrzeuge und kugelsichere Westen
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Herstellung von Ofenauskleidungen
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Herstellung von Turbinenkomponenten
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Produktion von exzellenten Siliziumkarbid-Halbleiter.
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Herstellung von Kugeln, Sitzen und Auskleidungen für Ventile.
Vergleich zwischen drucklosem Sintern und Reaktionssintern von Siliziumkarbid
Gesintertes Siliziumkarbid kann industriell in zwei verschiedenen Sinterverfahren hergestellt werden. Diese Verfahren sind: Reaktionssintern von Siliziumkarbid und druckloses Sintern von Siliziumkarbid. Sehen wir uns beide Verfahren kurz genauer an.
Reaktionssintern von Siliziumkarbid
Diese Methode ist beim Sintern von SiC sehr unkompliziert. Dabei wird eine Mischung aus Kohlenstoff- und SiC-Pulver bei sehr niedrigen Temperaturen von etwa 1.650 °C erhitzt. Achten Sie darauf, dass die Mischung porös genug ist, damit flüssiges Silizium in die Poren eindringen kann. Hier findet nun die Reaktion beim Sintern (Erhitzen) statt. Sie werden feststellen, dass das eingegossene flüssige Silizium mit dem Kohlenstoff reagiert und überschüssiges, gesintertes, dichtes SiC entsteht.
Es handelt sich um einen energieintensiven Prozess, der aber, wie Sie gerade gelesen haben, auch sehr schnell und einfach ist. Er eignet sich besser für die Massenproduktion von gesinterten SiC-Werkstoffen. Dies sind einige der wichtigsten Vorteile gegenüber dem drucklosen Sintern von Siliziumkarbid. Die meisten durch Reaktionssintern hergestellten Materialien sind jedoch in der Regel nicht dicht genug, um sehr hohen Temperaturen standzuhalten. Man kann sich nicht so sehr auf sie verlassen, da sie aufgrund ihrer Porosität unter mechanischer Belastung leicht reißen.
Produkte aus reaktionsgesintertem Siliziumkarbid können noch immer verschiedenen einzigartigen Zwecken und Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt- und Maschinenbauindustrie dienen.
Druckloses Sintern von Siliziumkarbid
Bei dieser Methode zum Sintern von Siliziumkarbid wird kein äußerer Druck auf die hochreines SiC Pulver stehen Ihnen zur Verfügung. Für dieses drucklose Sintern kann ein Vakuumofen mit hohen Temperaturen zwischen 2.100 °C und 2.200 °C verwendet werden. Dazu wird das Siliziumkarbidpulver im Vakuum erhitzt, bis es zu einer hochdichten polykristallinen Keramikplatte verschmilzt. Der Schmelzprozess durchläuft die Festkörperdiffusionsphase, wodurch die Partikel Hälse bilden.
Das drucklose Sintern von Siliziumkarbid ermöglicht Ihnen die Herstellung von hochwertigem und kostengünstigem gesintertem Siliziumkarbid. Es bietet Ihnen gegenüber dem Reaktionssintern von Siliziumkarbid mehrere einzigartige Vorteile. Einige dieser Vorteile sind:
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Senkung der Produktionskosten, da zum Sintern des Siliziumkarbidpulvers kein externer Druck erforderlich ist.
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Durch druckloses Sintern von Siliziumkarbid können Sie jede Art von komplex geformtem Keramikmaterial Ihrer Wahl herstellen.
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Durch die Verwendung der drucklosen Sinternmethode von Siliziumkarbid können Sie die Einschränkungen von Formen während des Bearbeitungsprozesses umgehen.
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Durch druckloses Sintern von Siliziumkarbid können Sie hochwertige SSiC-Werkstoffe mit hoher Temperaturbeständigkeit und Biegefestigkeit herstellen.
Reaktionssintern spart Zeit und senkt die Produktionskosten, während druckloses Sintern reines SSiC höchster Qualität liefert. Berücksichtigen Sie diese Faktoren und treffen Sie Ihre Wahl basierend auf Ihren Produktspezifikationen und den von Ihnen erwarteten Ergebnissen.
Eigenschaften von drucklos gesintertem Siliziumkarbid
Es hat sich gezeigt, wie einfach die Herstellung dieser drucklos gesinterten Siliziumkarbid-Sorte in der Industrie ist. Einige der erstaunlichen Eigenschaften dieser drucklos gesinterten SiC-Materialien sind:
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Hat eine Dichte zwischen 3,1 und 3,2 g/cm³.
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Hohe Vickershärte von 2500 HV0,5.
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99% reines Siliziumkarbid
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Chemisch inertes Material.
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Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient.
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Aufgrund seiner hohen Dichte hat es eine Porosität von weniger als 0,2%.
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Es hält Temperaturen von bis zu 1.600 °C stand.
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Druckfestigkeit von 3.000 MPa und Biegefestigkeit von 600 MPa.
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Hochelastisch, mit einem Elastizitätsmodul von etwa 410 GPa.
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Guter Wärmeleiter, mit einer Wärmeleitfähigkeit bis zu 120 W/mK.
Anwendungen von drucklos gesinterten Siliziumkarbidmaterialien
Die Anwendungen drucklos gesinterter SiC-Werkstoffe erstrecken sich über ein breites Spektrum an Industriezweigen. Die Metallurgie, die Elektronikindustrie, Maschinenbauunternehmen, die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und viele weitere Fertigungsindustrien profitieren von drucklos gesintertem SiC. Hier sind einige der wertvollen Anwendungen, bei denen drucklos gesintertes Siliziumkarbid Ihnen helfen kann:
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Herstellung von mechanischen Ringen, Düsen und Dichtungen für schwere Industriemaschinen.
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Hochtemperaturanwendungen wie Industrieöfen, Keramikdurchführungen zur elektrischen Isolierung und Kühlkörper in Halbleitern.
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Herstellung optischer Spiegel, die kurze Wellenlängen aus Effizienzgründen nutzen.
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Herstellung von Schleifmitteln, Gleitringdichtungen, Schneidwerkzeugen, Schleifwerkzeugen und Ofenauskleidungen in Hightech-Industrien.
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Produktion von Militärpanzerungen, Komponenten für ballistische Raketen und kugelsicheren Westen.
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Herstellung von mechanischen Pumpen, hochelektronischen Geräten und Halbleitern aufgrund der Härte und hohen Wärmeleitfähigkeit von Siliziumkarbid.
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Drucklos gesintertes SiC kann Ihnen dabei helfen, kratzfeste Hartbeschichtungen für andere Materialien herzustellen.
Aktueller Marktwert und Markttrends von gesintertem Siliziumkarbid
Im Jahr 2023 betrug der internationale Marktwert von gesintertem SiC satte 147,25 Milliarden TP4B. Seitdem ist die weltweite Nachfrage enorm gestiegen, und damit auch der Wert. Im Jahr 2024 stieg er auf rund 147,25 Milliarden TP4B. Beeindruckend, oder? Mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 7,61 TP3B hat der Markt noch viel Potenzial für weiteres Wachstum.
Zu den wichtigsten Akteuren dieser Branche zählen Top-Unternehmen wie CoorsTek (USA) und Saint-Gobain Performance Ceramics and Refractories (Frankreich).
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Häufig gestellte Fragen
Wie hoch ist der Energiegehalt von gesintertem Siliziumkarbid?
Der Energiegehalt von gesintertem Siliziumkarbid liegt bei etwa 200.
Ist direkt gesintertes SiC besser als reaktionsgebundenes SiC?
Ja, man kann sagen, dass direkt gesinterte SiC-Sorte besser ist als reaktionsgebundene SiC-Sorte, da sie bei extrem hohen Temperaturen eine bessere Leistung erbringt.
Warum ist gesintertes Siliziumkarbid das beste Material zur Herstellung von Dichtungen?
Die außergewöhnliche Härte und Abrasivität von gesintertem Siliziumkarbid ermöglichen die Herstellung hochfester Dichtungen. Diese Dichtungen sind aufgrund des gesinterten Siliziumkarbidmaterials zuverlässig, langlebig und verschleißfest.
Abschluss
Die beeindruckenden Eigenschaften von gesintertem Siliziumkarbid machen die Welt allmählich einfacher und angenehmer. Ja, das kann man mit Sicherheit sagen, wenn man die vielfältigen Anwendungen und den wertvollen Beitrag in vielen Branchen und Volkswirtschaften weltweit bedenkt. SSiC-Werkstoffe sind die Zukunft der Hochleistungskeramik. Jetzt ist der beste Zeitpunkt für Ihre Investition!