Les céramiques techniques sont explorées et étudiées depuis de nombreuses années pour leurs applications à haute température. Grâce aux progrès technologiques, ce matériau et ses propriétés avantageuses ont considérablement évolué pour offrir des avantages supérieurs. Il est intéressant de noter que l'article ci-dessous traite de cette propriété. Carbure de silicium (Sic) et oxyde d'aluminium (Al2O3).
Propriétés de température de la céramique
Céramique haute température Surpassent toujours les métaux et alliages. Leur résistance thermique, leur large plage de températures de fonctionnement et leur conductivité thermique élevée en font un choix idéal pour des applications spécifiques. Les céramiques techniques sont essentiellement personnalisées en contrôlant leur structure ou leur formulation pour obtenir les propriétés souhaitées.
Résistance aux chocs thermiques
La résistance aux chocs désigne la capacité des matériaux à supporter des changements soudains ou brusques de température élevée. Température de fusion de la céramique a son lien avec cette propriété même. Par conséquent, l'évaluation du point de fusion de la céramique est cruciale dans la conception des systèmes. point de fusion commun de la céramique On considère généralement que la température de fusion est de 2 000 °C. Cependant, la céramique étant un matériau fragile, toute variation soudaine de température provoque sa rupture par choc thermique indésirable.
Conductivité thermique
La conductivité thermique nous indique le comportement de la température à travers un corps matériel. Par exemple, les poêles de cuisson sont connues pour leur répartition uniforme de la chaleur.
Quel métal a la meilleure conductivité thermique ? Et les céramiques techniques ?
Une conductivité thermique supérieure est attribuée à une valeur de 400 W/Mk ou plus, pour l'argent. Dans les céramiques techniques carbure de silicium figure toujours en tête du classement, reconnu pour sa durabilité et sa résistance. La conductivité thermique carbure de silicium est supérieure à 200 W/Mk
Coefficient de dilatation thermique
Le mouvement des atomes à travers un matériau entraîne son gonflement rapide sous l'effet de la température. Le faible coefficient de dilatation thermique des céramiques les rend idéales pour de nombreuses applications. Elles restent stables à des températures de fonctionnement très variables.
Principales applications de température de la céramique technique
Céramique haute température vs céramique ultra haute température
Céramique haute température fonctionne dans une plage d'environ 650 degrés C au-dessus. Céramique ultra haute température Ils fonctionnent à des températures encore plus élevées. Leur température de fusion est d'environ 1 500 °C, voire moins. Ils sont donc souvent utilisés dans des applications telles que les semi-conducteurs et les composants aérospatiaux.
Le populaire céramique ultra-haute température Les matériaux du groupe IV, comme le titane, le zirconium et l'hafnium, sont particulièrement importants. Leur point de fusion est supérieur à 4 000 °C. Leur conductivité thermique est généralement supérieure à 140 kW/m³.
Revêtements céramiques haute température : une technologie d'une nouvelle ère
Revêtements céramiques haute température assurent une protection et sont résistants à la corrosion et à la rouille. Revêtements céramiques haute température Ils retardent le transfert d'énergie à travers le matériau. Les pièces les plus proches sont préservées des dommages causés par la chaleur. Ces revêtements confèrent également un aspect brillant et contribuent à conférer une esthétique brillante, visuelle et attrayante aux surfaces sur lesquelles ils sont appliqués.
Carbure de silicium vs oxyde d'aluminium
Oxyde d'aluminium et carbure de silicium a été un nom souvent entendu dans le domaine de la céramique en raison de ses propriétés exceptionnelles. Oxyde d'aluminium Ils présentent de meilleures propriétés matérielles. Ils offrent une bonne résistance, une bonne résistance à la déchirure et une stabilité chimique. carbure de silicium D'autre part, il est connu pour sa conductivité électrique et thermique élevée et sa bonne résistance à la température. Voici quelques-unes des principales différences et informations détaillées concernant carbure de silicium et Oxyde d'aluminium est décrit ci-dessous.
Propriétés physiques de l'oxyde d'aluminium et du carbure de silicium
Les propriétés physiques d'un matériau sont essentielles pour le comprendre et le sélectionner en fonction des applications souhaitées. Elles incluent les données de base du matériau, sa valeur morphologique ou son comportement face à la température, à l'électricité ou à la chaleur.
Certaines des propriétés physiques importantes de Oxyde d'aluminium sont donnés ci-dessous :
|
OXYDE D'ALUMINIUM (AL2O3) |
|
Formule de l'oxyde d'aluminium : Al2O3 |
|
Densité d'alumine : 3,95 g/cm3 |
|
Poids moléculaire de Al2O3 / ou valeur de la masse molaire de l'oxyde d'aluminium : 101 g/mol |
|
Point de fusion de l'Al2O3 : 2072 °C |
|
Alumine Conductivité thermique : 30 W/mK |
|
Capacité thermique spécifique de l'alumine : 0,9 J/gC |
|
Alumine Conductivité électrique : 10-12 - 10-14 S/cm |
|
Dureté de l'alumine : 9 sur l'échelle de Mohs |
Certaines des propriétés physiques importantes de carbure de silicium sont donnés ci-dessous :
|
CARBURE DE SILICIUM (SIC) |
|
Formule du carbure de silicium : SiC |
|
Densité du carbure de silicium : 3,21 g/cm3 |
|
Carbure de silicium Poids moléculaire : 40 g/mol |
|
Le point de fusion de la céramique en carbure de silicium : 2700 °C |
|
Carbure de silicium Conductivité thermique : 120- 180 W/mK |
|
Capacité thermique spécifique du carbure de silicium : 750 J/kgK |
|
Carbure de silicium Conductivité électrique : 107 ohm-cm |
|
Dureté du carbure de silicium : 9,5 Mohs |
Le carbure de silicium et sa résistance à la chaleur
conductivité thermique du SiC Sa puissance est comprise entre 130 et 260 W/mK. Il est également connu sous le nom de carborundum. Sa dilatation thermique est d'environ 4 x 10-6 °C-1. Ces valeurs sont généralement considérées comme inférieures à celles des semi-conducteurs courants.
Structure cristalline du carbure de silicium De nature tétraédrique, le carbure de silicium est un matériau cristallin à faible densité et à forte conductivité thermique. Sa conductivité thermique élevée et sa faible dilatation thermique lui permettent de rester efficace sous les contraintes thermiques induites. Sa grande résistance aux chocs thermiques fait du SiC un matériau populaire pour la fabrication de tuyères de fusées, de composants de vannes, d'échangeurs de chaleur, etc.
Le carbure de silicium et ses applications thermiques
carbure de silicium Il a tendance à rester élastique même à des températures élevées, disons 1600 °C ou plus. C'est un facteur essentiel qui contribue à sa résistance aux hautes températures. La résistance aux chocs du SiC est différente de celle du nitrure et de la zircone. Elle est supérieure à celle de la zircone. Par conséquent carbure de silicium est préféré dans les applications à température ordinaire.
carbure de silicium présente un potentiel immense dans l'industrie de l'électronique de puissance en raison de sa conductivité thermique élevée et de sa bande interdite élevée. céramique en carbure de silicium est capable de supporter des fluctuations de tension plus importantes. Les dispositifs SiC fonctionnent également bien avec des pertes de chaleur moindres.
L'alumine et sa résistance à la chaleur
Alumine et ses propriétés exceptionnelles doivent leur nom à leurs fortes liaisons ioniques interatomiques. Oxyde d'aluminium, alumine possède de nombreuses formes structurelles telles que Alpha Al2O3 fondamentalement stable à une température d'application plus élevée. Phase alpha oxyde d'aluminium sont solides et connus pour leur rigidité diélectrique.
Oxyde d'aluminium de haute pureté sont principalement utilisés dans des environnements oxydants et réducteurs de 1920 °C. Oxyde d'aluminium Résiste à la plupart des solvants. Il n'est jamais endommagé par des acides tels que l'acide fluorhydrique. La perte de poids de l'alumine est de l'ordre de 10-6 à -7 sous vide lorsqu'elle est soumise à une température de 1700 °C ou plus.
L'oxyde d'aluminium et ses applications thermiques
Étant un matériau hautement résistant à la chaleur oxyde d'aluminium Ils sont principalement utilisés comme revêtement réfractaire. Ils servent également à l'isolation thermique des fours. Alumine, oxyde d'aluminium Ils constituent également de meilleurs catalyseurs dans les industries pétrochimiques grâce à leur capacité à fonctionner à haute température. De plus, ils sont inertes et évitent toute réaction avec les réactifs impliqués dans le processus.
Les propriétés d'isolation électrique de l'alumine en font un matériau idéal pour l'industrie des semi-conducteurs et les applications diélectriques. Elles garantissent de bonnes valeurs diélectriques lors de la conversion du courant continu en fréquences. La pureté de l'alumine varie, la plus couramment utilisée étant 99,81 TP3T. 99,81 TP3T pur. alumine est principalement déployé dans les applications à haute température.
En résumé
Un bref aperçu des principales différences entre oxyde d'aluminium et carbure de silicium est écrit pour la compréhension. Oxyde d'aluminium est reconnu pour sa dureté et ses autres atouts. Il résiste à l'abrasion et offre une bonne résistance. En termes de propriétés thermiques, carbure de silicium est supérieur avec une excellente résistance à la chaleur et une stabilité thermique.