Enkele interessante keramieksoorten voor toepassingen bij hoge temperaturen

Technische keramiek wordt al jaren onderzocht en toegepast voor hoge temperaturen. Met de technologische ontwikkeling hebben het materiaal en zijn gunstige eigenschappen een lange weg afgelegd om superieure voordelen te bieden. Interessant is dat de onderstaande beschrijving deze eigenschap behandelt. Siliciumcarbide (Sic) en aluminiumoxide (Al2O3).

Temperatuureigenschappen van keramiek

Hoge temperatuur keramiek presteert altijd beter dan metalen en legeringen. Thermische weerstand, een breed temperatuurbereik en een hoge thermische geleidbaarheid maken ze de ultieme keuze voor specifieke toepassingen. Technische keramiek wordt in principe op maat gemaakt door de structuur of formulering te controleren om de gewenste eigenschappen te verkrijgen.

Thermische schokbestendigheid 

Schokbestendigheid staat voor het vermogen van een materiaal om plotselinge of plotselinge veranderingen in hoge temperatuur te weerstaan. Smelttemperatuur van keramiek heeft een relatie met deze eigenschap. Daarom is het evalueren van het keramische smeltpunt cruciaal bij het ontwerpen van systemen. gemeenschappelijk keramisch smeltpunt wordt over het algemeen beschouwd als 2000 °C. Omdat keramiek echter een bros materiaal is, kan elke plotselinge temperatuurschommeling het materiaal doen barsten bij een ongewenste thermische schok.

Thermische geleidbaarheid 

Thermische geleidbaarheid vertelt ons hoe de temperatuur zich door een materiaal heen gedraagt. Zo staan kookpannen bijvoorbeeld bekend om hun gelijkmatige warmteverdeling.

Welk metaal heeft een hogere thermische geleidbaarheid? En hoe zit het met technische keramiek? 

Een hogere thermische geleidbaarheid wordt toegekend bij een waarde van 400 W/Mk of hoger, wat geldt voor zilver. In technische keramiek siliciumcarbide staat altijd bovenaan de lijst, die op zijn beurt bekend staat om zijn duurzaamheid en sterkte. De thermische geleidbaarheid van Siliciumcarbide is groter dan 200 W/Mk

Coëfficiënt van thermische uitzetting 

De beweging van atomen door een materiaal zorgt ervoor dat het snel opzwelt onder invloed van de temperatuur. De lage thermische uitzettingscoëfficiënt van keramiek maakt het ideaal voor diverse toepassingen. Het blijft stabiel bij een breed scala aan bedrijfstemperaturen.

Belangrijke temperatuurtoepassingen van technisch keramiek

Hoge temperatuur keramiek versus ultrahoge temperatuur keramiek 

Hoge temperatuur keramiek Werkt in een bereik van ongeveer 650 degC en hoger. Ultrahoge temperatuur keramiek Werkt bij nog hogere temperaturen. Het smeltpunt ligt rond de 1500 °C of lager. Daarom worden ze vaak gebruikt in toepassingen zoals halfgeleiders en componenten in de lucht- en ruimtevaart.

De populaire ultrahoge temperatuur keramiek Zijn met name materialen uit groep IV, zoals titanium, zirkonium en hafnium. Ze hebben een extreem smeltpunt boven 4000 °C. De thermische geleidbaarheid is over het algemeen hoger dan 140 kW/Mk.

Hoge temperatuur keramische coatings: een nieuwe technologie 

Hoge temperatuur keramische coatings zorgen voor bescherming en zijn bestand tegen corrosie en roest. Hoge temperatuur keramische coatings Vertraagt de energieoverdracht door het materiaal. De dichtstbijzijnde delen worden beschermd tegen hitteschade. De coatings zorgen ook voor een glanzende uitstraling en dragen bij aan een glanzende, visuele en aantrekkelijke esthetiek van de oppervlakken waarop het wordt aangebracht.

Siliciumcarbide versus aluminiumoxide

Aluminiumoxide En Siliciumcarbide is een naam die vaak in keramiek voorkomt vanwege de uitzonderlijke eigenschappen ervan. Aluminiumoxide Heeft betere materiaaleigenschappen. Ze bieden een goede sterkte, zijn scheurbestendig en chemisch stabiel. Siliciumcarbide Aan de andere kant staat het bekend om zijn hoge elektrische en thermische geleidbaarheid en goede temperatuurbestendigheid. Enkele belangrijke verschillen en gedetailleerde informatie over Siliciumcarbide En Aluminiumoxide wordt hieronder geschetst.

Fysische eigenschappen van aluminiumoxide en siliciumcarbide

De fysische eigenschappen van een materiaal zijn cruciaal om het te begrijpen en te selecteren voor de gewenste toepassingen. Het omvat de basisgegevens van het materiaal en de morfologische waarde of het gedrag ervan ten opzichte van temperatuur, elektriciteit of warmte.

Enkele van de opvallende fysieke eigenschappen van Aluminiumoxide staan hieronder:

Enkele van de opvallende fysieke eigenschappen van Siliciumcarbide staan hieronder:

Siliciumcarbide en zijn hittebestendigheid

SiC thermische geleidbaarheid De thermische uitzettingscoëfficiënt ligt in het bereik van 130 – 260 W/mK. Het is ook bekend onder de naam carborundum. De thermische uitzettingscoëfficiënt is ongeveer 4 x 10-6 °C-1. De thermische uitzettingscoëfficiënt wordt over het algemeen als lager beschouwd dan die van gangbare halfgeleidercomponenten.

Kristalstructuur van siliciumcarbide is tetraëdrisch van aard. De aard van het kristal maakt het harder met een lage dichtheid. De hogere thermische geleidbaarheid in combinatie met de lagere thermische uitzetting zorgt ervoor dat siliciumcarbide effectief blijft onder geïnduceerde thermische spanningen. De hoge thermische schokbestendigheid maakt SiC een populair materiaal voor de productie van raketsproeiers, klepcomponenten, warmtewisselaars, enz.

Siliciumcarbide en zijn thermische toepassingen

Siliciumcarbide Het materiaal blijft elastisch, zelfs bij hoge temperaturen, bijvoorbeeld 1600 of hoger. Dit is een belangrijke factor die bijdraagt aan de hoge temperatuurbestendigheid. De schokbestendigheid van SiC is anders dan die van nitride en zirkoniumoxide. Deze is hoger dan die van zirkoniumoxide. Siliciumcarbide heeft de voorkeur bij toepassingen bij normale temperaturen.

Siliciumcarbide heeft een enorm potentieel in de vermogenselektronica-industrie vanwege de hoge thermische geleidbaarheid en de grote bandgap. Siliciumcarbide keramiek Kan hogere spanningsschommelingen weerstaan. Sic-apparaten werken ook goed met minder warmteverlies.

Alumina en zijn hittebestendigheid

Aluminiumoxide en de uitzonderlijke eigenschappen ervan zijn vernoemd naar hun sterke interatomaire ionische bindingen. Aluminiumoxide, aluminiumoxide bezit vele structurele vormen zoals Alpha Al2O3 in principe stabiel bij hogere toepassingstemperaturen. Alfafase aluminiumoxide zijn sterk en staan bekend om hun diëlektrische sterkte.

Aluminiumoxide van hoge zuiverheid worden voornamelijk gebruikt in zowel oxiderende als reducerende omgevingen van 1920 °C. Aluminiumoxide Bestand tegen vrijwel alle oplosmiddelen. Ze worden nooit aangetast door zuren zoals waterstoffluoride. Het gewichtsverlies van aluminiumoxide ligt in het bereik van 10-6 tot -7 in vacuümbereik bij blootstelling aan een temperatuur van 1700 °C of hoger.

Aluminiumoxide en zijn thermische toepassingen

Omdat het een zeer hittebestendig materiaal is aluminiumoxide Wordt voornamelijk gebruikt als vuurvaste bekleding. Ze worden ook gebruikt voor warmte-isolatie in ovens. Alumina, aluminiumoxide Het dient ook als betere katalysator in de petrochemische industrie vanwege zijn vermogen om te werken bij hogere temperaturen. Het is ook inert en reageert niet met de reactanten die aan het proces deelnemen.

De elektrische isolatie-eigenschappen van aluminiumoxide maken het ideaal voor de halfgeleiderindustrie en diëlektrische toepassingen. Het garandeert goede diëlektrische waarden bij omzetting van gelijkstroom naar frequenties. De zuiverheid van aluminiumoxide kent ook bereiken, waarbij de meest gebruikte 99,8% is. 99,8% zuiver aluminiumoxide wordt voornamelijk gebruikt bij toepassingen met hoge temperaturen.

Conclusie

Een korte samenvatting van de belangrijkste verschillen tussen aluminiumoxide En siliciumcarbide is geschreven om te begrijpen. Aluminiumoxide staat bekend om zijn hardheid en andere materiaalvoordelen. Het is slijtvast en behoudt een goede sterkte. Wat thermische eigenschappen betreft Siliciumcarbide is superieur met uitstekende hittebestendigheid en thermische stabiliteit.