Einige interessante Keramiken für Hochtemperaturanwendungen

Technische Keramik wird seit vielen Jahren für Hochtemperaturanwendungen erforscht und untersucht. Mit der technologischen Entwicklung hat sich das Material und seine vorteilhaften Eigenschaften weiterentwickelt und bietet nun überlegene Vorteile. Interessanterweise behandelt der folgende Artikel diese Eigenschaft von Siliziumkarbid (Sic) und Aluminiumoxid (Al2O3).

Temperatureigenschaften von Keramik

Hochtemperaturkeramik übertrifft Metalle und Legierungen stets. Wärmebeständigkeit, breiter Arbeitstemperaturbereich und hohe Wärmeleitfähigkeit machen sie zur idealen Wahl für bestimmte Anwendungen. Technische Keramik wird grundsätzlich durch die Steuerung ihrer Struktur oder Zusammensetzung maßgeschneidert, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen.

Thermoschockbeständigkeit 

Stoßfestigkeit steht für die Fähigkeit eines Materials, plötzlichen oder starken Temperaturschwankungen standzuhalten. Schmelztemperatur der Keramik hat seine Beziehung zu dieser Eigenschaft. Daher ist die Bewertung des keramischen Schmelzpunkts bei der Entwicklung von Systemen von entscheidender Bedeutung. Die gemeinsamer Keramikschmelzpunkt Die Temperatur liegt im Allgemeinen bei 2000 °C. Da Keramik jedoch ein sprödes Material ist, führt jede plötzliche Temperaturschwankung dazu, dass das Material bei einem unerwünschten Thermoschock zerspringt.

Wärmeleitfähigkeit 

Die Wärmeleitfähigkeit gibt Aufschluss über das Temperaturverhalten innerhalb eines materiellen Körpers. Kochtöpfe sind beispielsweise für ihre gleichmäßige Wärmeverteilung bekannt.

Welches Metall hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit? Und technische Keramik? 

Eine höhere Wärmeleitfähigkeit wird bei einem Wert von 400 W/Mk oder mehr erreicht, was für Silber gilt. In der technischen Keramik Siliziumkarbid immer an der Spitze der Tabelle, die wiederum für ihre Haltbarkeit und Festigkeit bekannt ist. Die Wärmeleitfähigkeit von Siliziumkarbid ist größer als 200 W/Mk

Wärmeausdehnungskoeffizient 

Die Bewegung von Atomen durch ein Material lässt es unter der Temperatur schnell anschwellen. Der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient von Keramik macht sie ideal für verschiedene Anwendungen. Sie bleiben in der Regel bei einer Vielzahl von Arbeitstemperaturen stabil.

Prominente Temperaturanwendungen von technischer Keramik

Hochtemperaturkeramik vs. Ultrahochtemperaturkeramik 

Hochtemperaturkeramik arbeitet in einem Bereich von etwa 650 °C darüber. Ultrahochtemperaturkeramik funktioniert bei noch höheren Temperaturen. Der Schmelztemperaturbereich liegt bei etwa 1500 °C oder darunter. Daher finden sie häufig Anwendung in Halbleiterbauelementen und Luft- und Raumfahrtkomponenten.

Die beliebte Ultrahochtemperaturkeramik Dazu gehören insbesondere Werkstoffe der Gruppe IV wie Titan, Zirkonium und Hafnium. Sie besitzen einen extremen Schmelzpunkt im Bereich über 4000 °C. Die Wärmeleitfähigkeit liegt in der Regel über 140 KW/Mk.

Hochtemperatur-Keramikbeschichtungen: Eine Technologie des neuen Zeitalters 

Hochtemperatur-Keramikbeschichtungen gewährleisten Schutz und sind beständig gegen Korrosion und Rost. Hochtemperatur-Keramikbeschichtungen verzögern den Energietransfer durch das Material. Die nächstgelegenen Teile werden vor Hitzeschäden geschützt. Die Beschichtungen verleihen zudem ein glänzendes Aussehen und tragen dazu bei, den Oberflächen, auf die sie aufgetragen werden, eine glänzende, optisch ansprechende Ästhetik zu verleihen.

Siliziumkarbid vs. Aluminiumoxid

Aluminiumoxid Und Siliziumkarbid Aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften ist der Name häufig im Zusammenhang mit Keramik zu hören. Aluminiumoxid verfügt über bessere Materialeigenschaften. Sie bieten eine gute Festigkeit, sind reißfest und chemisch stabil. Siliziumkarbid Andererseits ist es für seine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und gute Temperaturbeständigkeit bekannt. Einige der wichtigsten Unterschiede und detaillierte Informationen zu Siliziumkarbid Und Aluminiumoxid wird unten beschrieben.

Physikalische Eigenschaften von Aluminiumoxid und Siliziumkarbid

Die physikalischen Eigenschaften eines Materials sind entscheidend für das Verständnis und die Auswahl des Materials für die gewünschte Anwendung. Dazu gehören die grundlegenden Daten des Materials und sein morphologischer Wert sowie sein Verhalten bei Temperatur, Elektrizität oder Wärme.

Einige der herausragenden physikalischen Eigenschaften von Aluminiumoxid sind unten aufgeführt:

Einige der herausragenden physikalischen Eigenschaften von Siliziumkarbid sind unten aufgeführt:

Siliziumkarbid und seine Hitzebeständigkeit

Wärmeleitfähigkeit von SiC liegt im Bereich von 130 – 260 W/mK. Es ist auch unter dem Namen Carborundum bekannt. Die Wärmeausdehnung beträgt etwa 4 x 10-6 °C. Die Wärmeausdehnungswerte gelten im Allgemeinen als geringer als bei herkömmlichen Halbleiterbauelementen.

Siliziumkarbid-Kristallstruktur ist tetraedrisch. Seine Kristallstruktur macht es härter und weist eine geringe Dichte auf. Die höhere Wärmeleitfähigkeit und die geringere Wärmeausdehnung sorgen dafür, dass Siliziumkarbid auch bei thermischer Belastung seine Wirksamkeit behält. Die hohe Thermoschockbeständigkeit macht SiC zu einem beliebten Material für die Herstellung von Raketendüsen, Ventilkomponenten, Wärmetauschern usw.

Siliziumkarbid und seine thermischen Anwendungen

Siliziumkarbid hält auch bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise 1600 °C oder mehr, elastisch. Dies ist ein Hauptfaktor, der zu seiner Hochtemperatureigenschaft beiträgt. Die Stoßfestigkeit von SiC im Vergleich zu Nitrid und Zirkonoxid ist unterschiedlich. Sie ist höher als die von Zirkonoxid. Daher Siliziumkarbid wird bei Anwendungen mit normalen Temperaturen bevorzugt.

Siliziumkarbid verfügt aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit und großen Bandlücke über ein enormes Potenzial in der Leistungselektronikindustrie. Siliziumkarbidkeramik ist in der Lage, höheren Spannungsschwankungen standzuhalten. SiC-Geräte funktionieren auch gut mit geringeren Wärmeverlusten.

Aluminiumoxid und seine Hitzebeständigkeit

Aluminiumoxid und seine außergewöhnlichen Eigenschaften sind nach den starken interatomaren Ionenbindungen benannt. Aluminiumoxid, Tonerde besitzt viele Strukturformen wie Alpha Al2O3 grundsätzlich stabil bei höheren Anwendungstemperaturen. Alpha-Phase Aluminiumoxid sind stark und für ihre Durchschlagsfestigkeit bekannt.

Aluminiumoxid von hoher Reinheit werden hauptsächlich sowohl in oxidierenden als auch in reduzierenden Umgebungen von 1920 °C verwendet. Aluminiumoxid Sie sind nahezu beständig gegen alle Lösungsmittel. Säuren wie Flusssäure können sie nicht beschädigen. Der Gewichtsverlust von Aluminiumoxid liegt im Vakuum bei Temperaturen von 1700 °C oder mehr im Bereich von 10-6 bis -7.

Aluminiumoxid und seine thermischen Anwendungen

Da es sich um ein hochhitzebeständiges Material handelt Aluminiumoxid wird hauptsächlich als feuerfeste Auskleidung verwendet. Sie werden auch zur Wärmedämmung im Inneren von Öfen eingesetzt. Aluminiumoxid dient aufgrund seiner Fähigkeit, bei höheren Temperaturen zu arbeiten, auch als besserer Katalysator in der petrochemischen Industrie. Es ist außerdem inert und reagiert nicht mit den am Prozess beteiligten Reaktanten.

Die elektrischen Isolationseigenschaften von Aluminiumoxid machen es ideal für die Halbleiterindustrie und dielektrische Anwendungen. Sie gewährleisten gute dielektrische Werte bei der Umwandlung von Gleichstrom in Frequenzen. Die Reinheit von Aluminiumoxid variiert ebenfalls, wobei der am häufigsten verwendete Wert 99,8% beträgt. 99,8% rein Aluminiumoxid wird hauptsächlich in Hochtemperaturanwendungen eingesetzt.

Fazit

Ein kurzer Überblick über die wichtigsten Unterschiede zwischen Aluminiumoxid Und Siliziumkarbid ist zum Verständnis geschrieben. Aluminiumoxid ist bekannt für seine Härte und andere Materialvorteile. Es ist abriebfest und hat eine gute Festigkeit. Wenn es um thermische Eigenschaften geht Siliziumkarbid ist überlegen und zeichnet sich durch hervorragende Hitzebeständigkeit und thermische Stabilität aus.