Algumas cerâmicas interessantes para aplicações de alta temperatura

A cerâmica técnica tem sido explorada e estudada para aplicações em altas temperaturas há muitos anos. Com o desenvolvimento da tecnologia, o material e suas propriedades favoráveis percorreram um longo caminho para oferecer benefícios superiores. Curiosamente, o texto abaixo aborda essa propriedade. Carboneto de silício (Sic) e óxido de alumínio (Al2O3).

Propriedades de temperatura da cerâmica

Cerâmica de alta temperatura sempre supera metais e ligas. Resistência térmica, ampla faixa de temperatura de trabalho e alta condutividade térmica os tornam a escolha ideal para aplicações específicas. As cerâmicas técnicas são basicamente personalizadas, controlando sua estrutura ou formulações para obter a propriedade desejada.

Resistência ao choque térmico 

Resistência ao choque significa a capacidade dos materiais de suportar mudanças bruscas ou repentinas de alta temperatura. Temperatura de fusão da cerâmica tem relação com esta propriedade. Portanto, avaliar o ponto de fusão da cerâmica é crucial no projeto de sistemas. ponto de fusão cerâmico comum é geralmente considerada a 2000 °C. No entanto, como a cerâmica é um material quebradiço, qualquer flutuação repentina de temperatura faz com que o material se estilhace, causando um choque térmico indesejado.

Condutividade térmica 

A condutividade térmica nos diz o comportamento da temperatura através de um corpo material. Por exemplo, uma panela é conhecida por sua distribuição uniforme de calor.

Qual metal tem maior condutividade térmica? E as cerâmicas técnicas? 

Uma maior condutividade térmica é atribuída a um valor de 400 W/Mk ou superior, que é o da prata. Em cerâmicas técnicas carboneto de silício sempre no topo da lista, que por sua vez é conhecido por sua durabilidade e resistência. A condutividade térmica de Carboneto de silício é maior que 200 W/Mk

Coeficiente de expansão térmica 

O movimento dos átomos através de um material faz com que ele inche rapidamente sob a temperatura aplicada. O baixo coeficiente de expansão térmica da cerâmica a torna ideal para uso em diversas aplicações. Ela tende a permanecer estável em uma ampla variedade de temperaturas de trabalho.

Aplicações de temperatura proeminentes de cerâmica técnica

Cerâmica de alta temperatura vs. cerâmica de ultra-alta temperatura 

Cerâmica de alta temperatura funciona em uma faixa de cerca de 650 °C acima. Cerâmica de ultra-alta temperatura trabalha em temperaturas ainda mais altas. A faixa de temperatura de fusão é de cerca de 1500 °C ou menos. Por isso, frequentemente encontram aplicação em dispositivos semicondutores e componentes aeroespaciais.

O popular cerâmica de ultra-alta temperatura São especialmente materiais do grupo IV, como titânio, zircônio e háfnio. Possuem ponto de fusão extremo na faixa acima de 4000 °C. O valor da condutividade térmica é geralmente superior a 140 kW/Mk.

Revestimentos cerâmicos de alta temperatura: uma tecnologia de nova era 

Revestimentos cerâmicos de alta temperatura garantem proteção e são resistentes à corrosão e ferrugem. Revestimentos cerâmicos de alta temperatura retardam a transferência de energia através do material. As partes mais próximas são protegidas contra danos causados pelo calor. Os revestimentos também conferem um aspecto brilhante e auxiliam na estética brilhante, visual e atraente das superfícies onde são aplicados.

Carboneto de silício vs. óxido de alumínio

Óxido de alumínio e Carboneto de silício é um nome frequentemente ouvido na cerâmica devido às suas propriedades excepcionais. Óxido de alumínio Possui melhores propriedades materiais. Oferece boa resistência, é resistente a rasgos e quimicamente estável. Carboneto de silício Por outro lado, é conhecido por sua alta condutividade elétrica e térmica e boa resistência à temperatura. Algumas das principais diferenças e informações detalhadas de Carboneto de silício e Óxido de alumínio é delineado abaixo.

Propriedades físicas do óxido de alumínio e do carboneto de silício

As propriedades físicas de um material são cruciais para compreender e selecionar o material para as aplicações desejadas. Elas incluem os dados básicos do material e seu valor morfológico ou comportamento com temperatura, eletricidade ou calor.

Algumas das propriedades físicas proeminentes de Óxido de alumínio são fornecidos abaixo:

Algumas das propriedades físicas proeminentes de Carboneto de silício são fornecidos abaixo:

Carboneto de silício e sua resistência ao calor

Condutividade térmica do SiC está na faixa de 130 a 260 W/m³. Também é conhecido pelo nome de carborundum. A expansão térmica é de cerca de 4 x 10-6 °C. Os valores de expansão térmica são geralmente considerados menores do que os de dispositivos semicondutores comuns.

Estrutura cristalina de carboneto de silício É tetraédrico por natureza. A própria natureza do seu cristal o torna mais duro e com baixa densidade. A maior condutividade térmica, aliada à menor expansão térmica, faz com que o carboneto de silício permaneça eficaz sob tensões térmicas induzidas. A alta resistência ao choque térmico torna o SiC um material popular na fabricação de bicos de foguetes, componentes de válvulas, trocadores de calor, etc.

Carboneto de silício e suas aplicações térmicas

Carboneto de silício A resistência ao choque tende a permanecer elástica mesmo em temperaturas elevadas, como 1600°C ou mais. Este é um fator primordial que contribui para sua natureza de alta temperatura. A resistência ao choque do SiC em comparação com o Nitreto e a Zircônia é diferente. É maior do que a da Zircônia. Portanto Carboneto de silício é preferível em aplicações de temperatura comuns.

Carboneto de silício tem imenso potencial na indústria eletrônica de potência devido à sua alta condutividade térmica e alta banda proibida. Cerâmica de carboneto de silício é capaz de suportar maiores flutuações de tensão. Dispositivos SIC também funcionam bem com menores perdas de calor.

Alumina e sua resistência ao calor

Alumina e suas propriedades excepcionais são nomeadas em homenagem às suas fortes ligações iônicas interatômicas. Óxido de alumínio, alumina possui muitas formas estruturais, como Alfa Al2O3 basicamente estável em temperaturas de aplicação mais altas. Fase alfa óxido de alumínio são fortes e conhecidos por sua rigidez dielétrica.

Óxido de alumínio de alta pureza são usados principalmente em ambientes oxidantes e redutores de 1920 °C. Óxido de alumínio Resiste à maioria dos solventes. Nunca é danificado por ácidos como o ácido fluorídrico. A perda de massa da alumina varia de 10-6 a -7 em condições de vácuo quando submetida a uma temperatura de 1700 °C ou superior.

Óxido de alumínio e suas aplicações térmicas

Sendo um material altamente resistente ao calor óxido de alumínio É usado basicamente como revestimento refratário. Também é usado para isolamento térmico em fornos. Alumina, Óxido de Alumínio Também atua como um catalisador mais eficiente nas indústrias petroquímicas devido à sua capacidade de trabalhar em temperaturas mais elevadas. Além disso, é inerte e evita reagir com os reagentes que participam do processo.

As propriedades de isolamento elétrico da alumina a tornam ideal para as indústrias de semicondutores e aplicações dielétricas. Elas garantem bons valores dielétricos quando convertidas de CC para frequências. A pureza da alumina também possui faixas, sendo a mais amplamente utilizada a 99,8%. 99,8% puro alumina é amplamente utilizado em aplicações de alta temperatura.

Conclusão

Um breve resumo sobre as principais diferenças entre óxido de alumínio e carboneto de silício é escrito para ser compreendido. Óxido de alumínio É conhecido por sua dureza e outros benefícios materiais. Resiste à abrasão e possui boa resistência. Em termos de propriedades térmicas, Carboneto de silício é superior, com excelente resistência ao calor e estabilidade térmica.