Некоторые интересные виды керамики для применения при высоких температурах

Техническая керамика исследовалась и изучалась для высокотемпературных применений в течение многих лет. С развитием технологий материал и его благоприятные свойства прошли долгий путь, чтобы предложить превосходные преимущества. Интересно, что нижеприведенная статья охватывает это свойство Карбид кремния (Sic) и оксид алюминия (Al2O3).

Температурные свойства керамики

Высокотемпературная керамика всегда превосходит металлы и сплавы. Термостойкость, широкий диапазон рабочих температур и высокая теплопроводность делают их оптимальным выбором в определенных областях применения. Техническая керамика в основном подгоняется путем управления ее структурой или формулами для получения желаемых свойств.

Устойчивость к термическому удару 

Ударопрочность — это способность материалов выдерживать внезапные или резкие перепады высоких температур. Температура плавления керамики имеет отношение именно к этому свойству. Поэтому оценка температуры плавления керамики имеет решающее значение при проектировании систем. общая температура плавления керамики обычно рассматривается при 2000 °C. Однако, поскольку керамика является хрупким материалом, любое резкое колебание температуры приводит к разрушению материала при нежелательном термическом ударе.

Теплопроводность 

Теплопроводность показывает нам поведение температуры в материальном теле. Например, сковороды известны своим равномерным распределением тепла по всему объему.

Какой металл имеет более высокую теплопроводность? А как насчет технической керамики? 

Более высокая теплопроводность назначается при значении 400 Вт/МК или выше, что соответствует серебру. В технической керамике Карбид кремния всегда возглавляет таблицу, которая в свою очередь известна своей долговечностью и прочностью. Теплопроводность Карбид кремния больше 200 Вт/Мк

Коэффициент теплового расширения 

Движение атомов через материал заставляет его быстро разбухать под воздействием температуры. Низкий коэффициент теплового расширения керамики делает ее идеальной для использования в различных приложениях. Она имеет тенденцию оставаться стабильной в широком диапазоне рабочих температур.

Известные температурные применения технической керамики

Высокотемпературная керамика против сверхвысокотемпературной керамики 

Высокотемпературная керамика работает в диапазоне около 650 °C и выше. Сверхвысокотемпературная керамика работает даже при более высокой температуре. Диапазон температур плавления составляет около 1500 °C или ниже. Поэтому они часто находят применение в таких областях, как полупроводниковые приборы и аэрокосмические компоненты.

Популярный сверхвысокотемпературная керамика особенно это касается материалов группы IV, таких как титан, цирконий и гафний. Они обладают экстремальной температурой плавления в диапазоне выше 4000 °C. Значение теплопроводности обычно превышает 140 кВт/Мк.

Высокотемпературные керамические покрытия: технология нового века 

Высокотемпературные керамические покрытия обеспечивают защиту и устойчивы к коррозии и ржавчине. Высокотемпературные керамические покрытия замедляют передачу энергии через материал. Ближайшие части защищены от теплового повреждения. Покрытия также придают блестящий вид и способствуют обеспечению глянцевой, визуальной и привлекательной эстетики поверхностям, на которые они нанесены.

Карбид кремния против оксида алюминия

Оксид алюминия и Карбид кремния часто упоминается в керамике из-за ее исключительных свойств. Оксид алюминия имеет лучшие свойства материала. Они обладают хорошей прочностью, устойчивы к разрывам и химически стабильны. Карбид кремния с другой стороны, известен своей высокой электро- и теплопроводностью, а также хорошей термостойкостью. Некоторые из ключевых отличий и подробная информация о Карбид кремния и Оксид алюминия изложен ниже.

Физические свойства оксида алюминия и карбида кремния

Физические свойства материала имеют решающее значение для понимания и выбора материала для желаемых применений. Они включают основные данные материала и его морфологическое значение или поведение при температуре, электричестве или тепле.

Некоторые из выдающихся физических свойств Оксид алюминия приведены ниже:

Некоторые из выдающихся физических свойств Карбид кремния приведены ниже:

Карбид кремния и его термостойкость

Теплопроводность SiC находится в диапазоне 130 – 260 Вт/МК. Он также известен под названием карборунд. Тепловое расширение составляет около 4 x 10-6 градС-1. Значения теплового расширения считаются, как правило, меньшими, чем у обычных полупроводниковых приборов.

Кристаллическая структура карбида кремния по своей природе тетраэдрический. Сама природа его кристалла делает его более твердым при низкой плотности. Более высокая теплопроводность вместе с более низким тепловым расширением позволяет карбиду кремния оставаться эффективным при индуцированных термических напряжениях. Высокая стойкость к тепловому удару делает SiC популярным материалом в производстве сопел ракет, компонентов клапанов, теплообменников и т. д.

Карбид кремния и его термическое применение

Карбид кремния сохраняет эластичность даже при повышенных температурах, например 1600 или выше. Это главный фактор, который способствует его высокотемпературной природе. Ударопрочность SiC по сравнению с нитридом и цирконием отличается. Она выше, чем у циркония. Следовательно Карбид кремния предпочтителен в обычных температурных применениях.

Карбид кремния имеет огромный потенциал в силовой электронике благодаря своей высокой теплопроводности и большой ширине запрещенной зоны. Керамика из карбида кремния способен выдерживать более высокие колебания напряжения. Устройства Sic также хорошо работают с меньшими потерями тепла.

Оксид алюминия и его термостойкость

Глинозем и его исключительные свойства названы в честь сильных межатомных ионных связей. Оксид алюминия, глинозем обладает многими структурными формами, такими как Альфа Al2O3 В основном стабильна при более высокой температуре применения. Альфа-фаза Оксид алюминия прочны и известны своей диэлектрической прочностью.

Оксид алюминия высокой чистоты в основном используются как в окислительных, так и в восстановительных средах при температуре 1920 °С. Оксид алюминия устойчивы почти ко всем растворителям. Они никогда не повреждаются кислотами, такими как плавиковая кислота. Потеря веса оксида алюминия находится в диапазоне от 10-6 до -7 в вакуумных диапазонах при воздействии температуры 1700 или выше градусов Цельсия.

Оксид алюминия и его термическое применение

Будучи высокотермостойким материалом оксид алюминия в основном используется в качестве огнеупорной футеровки. Также их используют для теплоизоляции внутри печей. Глинозем, оксид алюминия также служит лучшим катализатором в нефтехимической промышленности из-за своей способности работать при более высоких температурах. Он также инертен и не вступает в реакцию с реагентами, участвующими в процессе.

Электроизоляционные свойства глинозема делают его идеальным для полупроводниковой промышленности и применения в диэлектриках. Они обеспечивают хорошие диэлектрические значения при преобразовании постоянного тока в частоты. Чистота глинозема также имеет диапазоны, в которых наиболее широко используется 99,8%. 99,8% чистый глинозем в основном применяется в высокотемпературных приложениях.

Итог

Краткое описание основных различий между Оксид алюминия и Карбид кремния написано для понимания. Оксид алюминия известен своей твердостью и другими материальными преимуществами. Он устойчив к истиранию и обладает хорошей прочностью. Когда дело доходит до термических свойств Карбид кремния отличается превосходной термостойкостью и термической стабильностью.