La cerámica técnica se ha explorado y estudiado para aplicaciones de alta temperatura durante muchos años. Con el desarrollo tecnológico, este material y sus propiedades favorables han avanzado significativamente para ofrecer beneficios superiores. Curiosamente, el siguiente artículo aborda esta propiedad. Carburo de silicio (Sic) y óxido de aluminio (Al2O3).
Propiedades de temperatura de la cerámica
Cerámica de alta temperatura Siempre supera a los metales y aleaciones. Su resistencia térmica, amplio rango de temperaturas de trabajo y alta conductividad térmica los convierten en la mejor opción para aplicaciones específicas. Las cerámicas técnicas se personalizan controlando su estructura o formulación para obtener la propiedad deseada.
Resistencia al choque térmico
La resistencia a los golpes se refiere a la capacidad de los materiales de soportar cambios repentinos o bruscos de temperatura. Temperatura de fusión de la cerámica tiene su relación con esta misma propiedad. Por lo tanto, evaluar el punto de fusión cerámico es crucial en el diseño de sistemas. punto de fusión cerámico común Generalmente se considera a 2000 °C. Sin embargo, dado que la cerámica es un material frágil, cualquier fluctuación repentina de temperatura provoca su fragmentación debido a un choque térmico indeseable.
Conductividad térmica
La conductividad térmica nos indica el comportamiento de la temperatura a través de un cuerpo material. Por ejemplo, las sartenes son conocidas por su distribución uniforme del calor.
¿Qué metal tiene mayor conductividad térmica? ¿Y la cerámica técnica?
Se asigna una conductividad térmica más alta a un valor de 400 W/Mk o superior, que corresponde a la plata. En cerámica técnica. carburo de silicio siempre encabeza la lista, siendo reconocido por su durabilidad y resistencia. La conductividad térmica de carburo de silicio es mayor a 200 W/Mk
Coeficiente de expansión térmica
El movimiento de los átomos a través de un material provoca su rápida expansión bajo la temperatura aplicada. El bajo coeficiente de expansión térmica de la cerámica la hace ideal para diversas aplicaciones. Tienden a permanecer estables en una amplia variedad de temperaturas de trabajo.
Aplicaciones de temperatura destacadas de la cerámica técnica
Cerámica de alta temperatura vs. Cerámica de temperatura ultraalta
Cerámica de alta temperatura Funciona en un rango de alrededor de 650 °C arriba. Cerámica de temperatura ultraalta Funciona a temperaturas aún más altas. El rango de temperatura de fusión ronda los 1500 °C o menos. Por lo tanto, se utilizan frecuentemente en aplicaciones como dispositivos semiconductores y componentes aeroespaciales.
El popular cerámica de temperatura ultraalta Se trata, en particular, de materiales del grupo IV, como el titanio, el circonio y el hafnio. Presentan un punto de fusión extremo, superior a 4000 °C. Su conductividad térmica suele ser superior a 140 kW/Mk.
Recubrimientos cerámicos de alta temperatura: una tecnología de nueva era
Recubrimientos cerámicos de alta temperatura Garantizan la protección y son resistentes a la corrosión y al óxido. Recubrimientos cerámicos de alta temperatura Retarda la transferencia de energía a través del material. Las piezas más cercanas se protegen del daño por calor. Los recubrimientos también otorgan un aspecto lustroso y contribuyen a una estética atractiva y visualmente atractiva a las superficies donde se aplican.
Carburo de silicio vs. óxido de aluminio
Óxido de aluminio y carburo de silicio Ha sido un nombre que se ha escuchado a menudo en el ámbito de la cerámica debido a sus propiedades excepcionales. Óxido de aluminio Presenta mejores propiedades materiales. Ofrece buena resistencia, resistencia al desgarro y estabilidad química. carburo de silicio Por otro lado, es conocido por su alta conductividad eléctrica y térmica y su buena resistencia a la temperatura. Algunas de las diferencias clave e información detallada de carburo de silicio y Óxido de aluminio se detalla a continuación.
Propiedades físicas del óxido de aluminio y el carburo de silicio
Las propiedades físicas de un material son cruciales para comprenderlo y seleccionarlo para las aplicaciones deseadas. Incluyen los datos básicos del material, su valor morfológico o su comportamiento con la temperatura, la electricidad o el calor.
Algunas de las propiedades físicas destacadas de Óxido de aluminio se dan a continuación:
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ÓXIDO DE ALUMINIO (AL2O3) |
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Fórmula del óxido de aluminio: Al2O3 |
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Densidad de alúmina: 3,95 g/cm3 |
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Peso molecular de Al2O3 / o valor de masa molar de óxido de aluminio: 101 g/mol |
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Punto de fusión del Al2O3: 2072 °C |
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Conductividad térmica de alúmina: 30 W/mK |
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Capacidad calorífica específica de la alúmina: 0,9 J/gC |
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Conductividad eléctrica de la alúmina: 10-12 - 10-14 S/cm |
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Dureza de la alúmina: escala de Mohs 9 |
Algunas de las propiedades físicas destacadas de carburo de silicio se dan a continuación:
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CARBURO DE SILICIO (SIC) |
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Fórmula del carburo de silicio: SiC |
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Densidad del carburo de silicio: 3,21 g/cm3 |
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Carburo de silicio Peso molecular: 40 g/mol |
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El punto de fusión de la cerámica de carburo de silicio: 2700 °C |
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Conductividad térmica del carburo de silicio: 120-180 W/mK |
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Capacidad calorífica específica del carburo de silicio: 750 J/kgK |
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Carburo de silicio Conductividad eléctrica: 107 ohm-cm |
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Dureza del carburo de silicio: 9,5 mohs |
El carburo de silicio y su resistencia al calor
Conductividad térmica del SiC Su potencia oscila entre 130 y 260 W/MK. También se le conoce como carborundo. Su expansión térmica es de aproximadamente 4 x 10⁻¹ °C⁻¹. Los valores de expansión térmica se consideran generalmente inferiores a los de los dispositivos semiconductores comunes.
Estructura cristalina del carburo de silicio Tiene una naturaleza tetraédrica. La propia naturaleza de su cristal lo hace más duro y de baja densidad. Su mayor conductividad térmica, junto con su menor expansión térmica, permite que el carburo de silicio mantenga su eficacia bajo tensiones térmicas inducidas. Su alta resistencia al choque térmico convierte al SiC en un material popular en la fabricación de toberas de cohetes, componentes de válvulas, intercambiadores de calor, etc.
Carburo de silicio y sus aplicaciones térmicas
carburo de silicio Las sujeciones tienden a permanecer elásticas incluso a temperaturas elevadas, por ejemplo, de 1600 °C o superiores. Este es un factor fundamental que contribuye a su alta temperatura. La resistencia al impacto del SiC es diferente a la del nitruro y el zirconio, siendo mayor que la del zirconio. Por lo tanto, carburo de silicio Se prefiere en aplicaciones de temperatura ordinaria.
carburo de silicio Tiene un potencial inmenso en la industria de la electrónica de potencia debido a su alta conductividad térmica y su alto ancho de banda. Cerámica de carburo de silicio Es capaz de soportar fluctuaciones de voltaje más altas. Los dispositivos Sic también funcionan bien con menores pérdidas de calor.
Alúmina y su resistencia al calor.
Alúmina y sus propiedades excepcionales deben su nombre a sus fuertes enlaces iónicos interatómicos. Óxido de aluminio, alúmina posee muchas formas estructurales como Alfa Al2O3 Básicamente estable a temperaturas de aplicación más altas. Fase alfa. óxido de aluminio Son fuertes y conocidos por su rigidez dieléctrica.
Óxido de aluminio de alta pureza se utilizan principalmente en entornos oxidantes y reductores de 1920 °C. Óxido de aluminio Resiste prácticamente todos los disolventes. No se daña con ácidos como el ácido fluorhídrico. La pérdida de peso de la alúmina oscila entre 10⁻¹ y -7⁻¹ en vacío, a temperaturas de 1700 °C o superiores.
Óxido de aluminio y sus aplicaciones térmicas
Al ser un material altamente resistente al calor. óxido de aluminio Se utiliza principalmente como revestimiento refractario. También se utiliza como aislamiento térmico en el interior de hornos. Alúmina, óxido de aluminio También sirven como mejores catalizadores en la industria petroquímica gracias a su capacidad para trabajar a temperaturas más altas. Además, son inertes y no reaccionan con los reactivos del proceso.
The electrical insulation properties of alumina make them an ideal fit for semiconductor industries and dielectric application. They ensure good dielectric values when converted from DC to frequencies. The purity of alumina also has ranges in which the most widely used one is 99.8%. 99.8% pure alúmina is majorly deployed in high temperature applications.
En resumen
Una breve descripción de las principales diferencias entre óxido de aluminio y carburo de silicio is written for understanding. Aluminium Oxide is known for its hardness and other material benefits. It resist abrasion and holds good strength. When it comes to thermal properties carburo de silicio Es superior con excelente resistencia al calor y estabilidad térmica.