Kilka interesujących materiałów ceramicznych do zastosowań w wysokich temperaturach

Ceramika techniczna była badana i testowana pod kątem zastosowań w wysokich temperaturach od wielu lat. Wraz z rozwojem technologii, materiał ten i jego korzystne właściwości znacznie się rozwinęły, oferując coraz lepsze rezultaty. Co ciekawe, poniższy opis omawia tę właściwość. Węglik krzemu (Sic) i tlenek glinu (Al2O3).

Właściwości temperaturowe ceramiki

Ceramika wysokotemperaturowa zawsze przewyższa metale i stopy. Odporność termiczna, szeroki zakres temperatur pracy i wysoka przewodność cieplna sprawiają, że są one idealnym wyborem w określonych zastosowaniach. Ceramika techniczna jest zasadniczo dostosowywana poprzez kontrolowanie jej struktury lub formulacji w celu uzyskania pożądanych właściwości.

Odporność na szok termiczny 

Odporność na wstrząsy oznacza zdolność materiału do wytrzymywania nagłych i gwałtownych zmian wysokiej temperatury. Temperatura topnienia ceramiki ma związek z tą właśnie właściwością. Dlatego ocena temperatury topnienia ceramiki jest kluczowa przy projektowaniu systemów. typowa temperatura topnienia ceramiki Przyjmuje się, że temperatura wynosi 2000°C. Ponieważ jednak ceramika jest materiałem kruchym, każda nagła zmiana temperatury powoduje pęknięcie materiału pod wpływem niepożądanego szoku termicznego.

Przewodność cieplna 

Przewodność cieplna informuje nas o zachowaniu się temperatury w ciele materialnym. Na przykład patelnie charakteryzują się równomiernym rozprowadzaniem ciepła.

Który metal ma wyższą przewodność cieplną? A co z ceramiką techniczną? 

Wyższą przewodność cieplną przypisuje się wartości 400 W/Mk lub wyższej, co dotyczy srebra. W ceramice technicznej węglik krzemu Zawsze plasuje się na szczycie listy, co z kolei jest znane ze swojej trwałości i wytrzymałości. Przewodność cieplna Węglik krzemu jest większa niż 200 W/Mk

Współczynnik rozszerzalności cieplnej 

Ruch atomów w materiale powoduje jego szybkie pęcznienie pod wpływem zastosowanej temperatury. Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej ceramiki sprawia, że idealnie nadaje się ona do wielu zastosowań. Zazwyczaj zachowuje stabilność w szerokim zakresie temperatur roboczych.

Wybitne zastosowania ceramiki technicznej w różnych temperaturach

Ceramika wysokotemperaturowa kontra ceramika ultrawysokotemperaturowa 

Ceramika wysokotemperaturowa działa w zakresie temperatur około 650 stopni Celsjusza powyżej. Ceramika ultrawysokotemperaturowa Pracują w jeszcze wyższej temperaturze. Zakres temperatur topnienia wynosi około 1500°C lub mniej. Dlatego często znajdują zastosowanie w takich zastosowaniach, jak urządzenia półprzewodnikowe i komponenty lotnicze.

Popularny ceramika ultrawysokotemperaturowa Są to w szczególności materiały z grupy IV, takie jak tytan, cyrkon i hafn. Charakteryzują się one ekstremalną temperaturą topnienia, sięgającą ponad 4000°C. Wartość przewodnictwa cieplnego zazwyczaj przekracza 140 kW/Mk.

Powłoki ceramiczne wysokotemperaturowe: technologia nowej ery 

Powłoki ceramiczne wysokotemperaturowe zapewniają ochronę i są odporne na korozję i rdzę. Powłoki ceramiczne wysokotemperaturowe Opóźniają przenoszenie energii przez materiał. Najbliższe części są chronione przed uszkodzeniami cieplnymi. Powłoki zapewniają również połyskliwy wygląd i pomagają zapewnić połysk, wizualny i atrakcyjny wygląd powierzchniom, na których są nakładane.

Węglik krzemu kontra tlenek glinu

Tlenek glinu I Węglik krzemu to nazwa często słyszana w odniesieniu do ceramiki ze względu na jej wyjątkowe właściwości. Tlenek glinu ma lepsze właściwości materiałowe. Oferuje dobrą wytrzymałość, jest odporny na rozdarcie i stabilny chemicznie. Węglik krzemu Z drugiej strony znany jest z wysokiej przewodności elektrycznej i cieplnej oraz dobrej odporności na temperaturę. Oto kilka kluczowych różnic i szczegółowych informacji na temat Węglik krzemu I Tlenek glinu jest przedstawiony poniżej.

Właściwości fizyczne tlenku glinu i węglika krzemu

Właściwości fizyczne materiału są kluczowe dla zrozumienia i wyboru materiału do pożądanych zastosowań. Obejmują one podstawowe dane materiału, jego wartość morfologiczną oraz zachowanie pod wpływem temperatury, elektryczności lub ciepła.

Niektóre z głównych właściwości fizycznych Tlenek glinu podano poniżej:

Niektóre z głównych właściwości fizycznych Węglik krzemu podano poniżej:

Węglik krzemu i jego odporność na ciepło

Przewodność cieplna SiC Moc tego materiału mieści się w zakresie 130–260 W/MK. Znany jest również pod nazwą karborundu. Jego rozszerzalność cieplna wynosi około 4 x 10-6°C-1. Jego wartości rozszerzalności cieplnej są generalnie niższe niż w przypadku typowych elementów półprzewodnikowych.

Struktura krystaliczna węglika krzemu ma strukturę tetraedryczną. Sama struktura kryształu sprawia, że jest on twardszy i ma niską gęstość. Wyższa przewodność cieplna i niższa rozszerzalność cieplna sprawiają, że węglik krzemu zachowuje swoją skuteczność w warunkach indukowanych naprężeń termicznych. Wysoka odporność na szoki termiczne sprawia, że SiC jest popularnym materiałem do produkcji dysz rakietowych, elementów zaworów, wymienników ciepła itp.

Węglik krzemu i jego zastosowania termiczne

Węglik krzemu Chwyty mają tendencję do zachowania elastyczności nawet w wysokich temperaturach, powiedzmy 1600°F lub wyższych. Jest to główny czynnik wpływający na jego wysoką temperaturę. Odporność na wstrząsy SiC w porównaniu z azotkiem i cyrkonem jest inna. Jest wyższa niż cyrkonu. Stąd Węglik krzemu jest preferowany w zastosowaniach o normalnej temperaturze.

Węglik krzemu ma ogromny potencjał w przemyśle elektroniki mocy ze względu na wysoką przewodność cieplną i dużą przerwę pasmową. Ceramika z węglika krzemu jest w stanie wytrzymać większe wahania napięcia. Urządzenia SIC działają również dobrze przy mniejszych stratach ciepła.

Tlenek glinu i jego odporność na ciepło

Glinka a jego wyjątkowe właściwości zawdzięczają swoją nazwę silnym wiązaniom jonowym między atomami. Tlenek glinu, tlenek glinu posiada wiele form strukturalnych, takich jak Alfa Al2O3 zasadniczo stabilny w wyższych temperaturach zastosowania. Faza alfa tlenek glinu są mocne i znane ze swojej wytrzymałości dielektrycznej.

Tlenek glinu o wysokiej czystości są głównie używane zarówno w środowiskach utleniających, jak i redukujących o temperaturze 1920°C. Tlenek glinu Odporne na większość rozpuszczalników. Nigdy nie ulegają uszkodzeniu pod wpływem kwasów, takich jak kwas fluorowodorowy. Utrata masy tlenku glinu mieści się w zakresie od 10-6 do -7 w warunkach próżni, po poddaniu działaniu temperatury 1700°C lub wyższej.

Tlenek glinu i jego zastosowania termiczne

Będąc materiałem o wysokiej odporności na ciepło tlenek glinu Stosuje się je głównie jako wykładzinę ogniotrwałą. Służą również do izolacji cieplnej wewnątrz pieców. Tlenek glinu, tlenek glinu Służy również jako lepszy katalizator w przemyśle petrochemicznym ze względu na zdolność do pracy w wyższych temperaturach. Jest również obojętny i nie reaguje z reagentami biorącymi udział w procesie.

Właściwości izolacyjne tlenku glinu sprawiają, że idealnie nadaje się on do zastosowań w przemyśle półprzewodnikowym i dielektrykach. Zapewnia dobre wartości dielektryczne po konwersji z prądu stałego na częstotliwości. Czystość tlenku glinu również mieści się w zakresach, w których najczęściej stosowany jest 99,8%. glinka jest stosowany głównie w zastosowaniach wymagających wysokiej temperatury.

Podsumowanie

Krótki opis głównych różnic między tlenek glinu I węglik krzemu jest napisany w sposób zrozumiały. Tlenek glinu Znany jest ze swojej twardości i innych zalet materiałowych. Jest odporny na ścieranie i zachowuje dobrą wytrzymałość. Jeśli chodzi o właściwości termiczne, Węglik krzemu jest najwyższej jakości, charakteryzuje się doskonałą odpornością na ciepło i stabilnością termiczną.