Введение
В последнее время во всем мире растет потребность в керамических материалах повышенной прочности и долговечности, способных выдерживать суровые условия эксплуатации и при этом сохранять эффективность. Именно поэтому карбидкремниевая керамика стала одним из лучших и наиболее используемых керамических материалов. Помимо впечатляющей твердости и долговечности, она обладает другими интересными свойствами, которые мы подробно рассмотрим в сегодняшней статье. Вы также узнаете о различных типах, областях применения и тенденциях рынка карбидкремниевой керамики, а также о том, чем керамические радиаторы отличаются от алюминиевых и других материалов.
Характеристики керамических материалов на основе карбида кремния
Керамические материалы на основе карбида кремния – это современные керамические материалы, изготовленные из полупроводниковый материалКарбид кремния используется во многих промышленных приложениях. Иногда он имеет жёлтый цвет, а иногда зеленоватый. Эти полупроводники состоят из кремния и углерода, расположенных в кристаллической решётке, что делает их одними из самых твёрдых известных искусственных материалов на Земле. Вот некоторые свойства керамических материалов на основе карбида кремния, которые следует знать при покупке:
-
Высокий уровень стойкости к нагреванию и коррозии
-
Способность выдерживать высокие температуры, достигающие 1300°C.
-
Устойчив к царапинам
-
Отличные проводники тепла и электричества.
-
Химически неактивные материалы.
-
Низкая плотность
-
Обладая широкой запрещенной зоной, они могут служить хорошими полупроводниками для электронных устройств.
-
Низкое тепловое расширение и ударопрочность.
-
Чрезвычайно твёрдый материал, уступающий по твёрдости только алмазу.
-
Высокая плотность 3,20 г/мм
-
Высокая температура плавления 2730°C.
-
Большой модуль упругости — более 400 ГПа.
Типы керамических материалов на основе карбида кремния
Существует три основных типа материалов на основе карбида кремния:
-
Реакционно-связанные карбидкремниевые материалы (RBSiC):
Этот тип керамического материала на основе карбида кремния отличается исключительной плотностью и прочностью. Он производится промышленным способом из химического соединения порошков кремния и углерода. высокие температуры и минимальное давление спекания. При этом обычно получается пористый материал, подходящий для инфильтрации кремния. Благодаря высокой термостойкости, износостойкости и стойкости RBSiC является отличным материалом для производства тиглей, космических зеркал и многих других промышленных высокотемпературных компонентов.
-
Материалы из карбида кремния с кремниевой пропиткой (SiSiC):
Этот тип карбида кремния больше похож на высокоплотный материал, полученный методом реакционной связки. Разница заключается в том, что пористые материалы пропитаны жидким кремнием. SiSiC можно использовать в различных областях, например, в производстве керамических трубок для футеровки промышленных машин, полупроводников для электронных устройств, а также инструментов для изготовления сопел и режущих материалов.
-
Спеченные карбидкремниевые материалы (SSIC):
Эти лёгкие материалы получают путём прессования частиц порошка карбида кремния при высокой температуре и низком давлении. Они обладают высокой чистотой, более гладкой поверхностью и высокой плотностью. Этот тип материала SSIC можно использовать в промышленности для производства насосов, механических уплотнений и некоторых запасных частей для машин.
Сравнение керамических и алюминиевых радиаторов.
Радиаторы – это устройства или пластины, используемые в электротехнической промышленности для отвода избыточного тепла, выделяемого электронными устройствами (теплоотвода). С ростом производства электронные устройства В последние годы наиболее часто используемыми материалами при производстве таких радиаторов стали современные керамические материалы и алюминий.
Однако, если вам придётся выбирать между двумя вариантами, керамические радиаторы из современных керамических материалов, таких как карбид кремния, скорее всего, окажутся лучшим вариантом, чем алюминиевые, поскольку они лучше рассеивают и отводят тепло от электронных устройств. Почему же они лучше? Позвольте спросить. В отличие от алюминия, радиаторы из карбида кремния являются более надёжными проводниками электричества в высокоточных электронных устройствах благодаря своей исключительной твёрдости и способности эффективно работать в неблагоприятных условиях, таких как высокие температуры или нагрев. Более того, эти современные керамические радиаторы также более экологичны и обладают более высоким тепловым сопротивлением, чем алюминиевые.
Керамические радиаторы, в отличие от алюминиевых, также устойчивы к химическим реакциям и коррозии, а также не пропускают электромагнитные помехи. Благодаря перечисленным выше свойствам, керамические радиаторы из карбида кремния превосходно рассеивают тепло от лёгких или высокоэнергетических электронных устройств по сравнению с алюминиевыми.
Алюминиевые радиаторы — неплохой вариант. Если вы рассматриваете стоимость любого из них, то стоит знать, что алюминиевые радиаторы дешевле керамических и обладают хорошей теплопроводностью. Выбор между керамическим и алюминиевым радиаторами зависит от желаемых характеристик и области применения. Таким образом, хотя керамические радиаторы обеспечивают оптимальную производительность, алюминиевые радиаторы экономичнее.
Нагревательные элементы из карбида кремния
Карбид кремния, обладающий высокой теплопроводностью, может использоваться для изготовления нагревательных элементов. Благодаря высокой плотности, из различных марок SiC можно изготавливать стержни и керамические трубки при температурах до 2500 °C.
Высокая выходная мощность — отличительная черта нагревательных элементов из карбида кремния. Эти элементы, как правило, не требуют внешней поддержки, поскольку их можно монтировать любым способом (как горизонтально, так и вертикально).
Карбид кремния используется для изготовления нагревательных элементов, потому что:
-
Имеет возможность управлять различными продуктами независимо от атмосферы.
-
Они очень экономичны и не имеют проблем с хранением.
-
Он также является чистым и экологически безопасным.
Применение нагревательных элементов из карбида кремния
Нагревательные элементы из карбида кремния могут использоваться в различных условиях и областях применения. Рассмотрим некоторые из них:
Стекольная промышленность
В стекольной промышленности нагревательные элементы из карбида кремния можно использовать для плавки (благодаря их огнеупорным свойствам) и очистки стекла.
Электротехническая промышленность
Его можно использовать для изготовления электротехнического фарфора, шлифовальных кругов, свечей зажигания, диффузионных и карбидокремниевых нагревателей.
Металлургия
Спекание, закалка, раскисление, пробирная очистка, термическая обработка, ковка и пайка — все это подходящие области применения нагревательных элементов из карбида кремния в металлургической промышленности.
Керамическая промышленность
Не осталась в стороне и керамическая промышленность, ведь керамическая посуда и некоторые другие кухонные принадлежности, которыми вы пользуетесь дома, — это продукты нагревания карбида кремния.
Текущие тенденции международного рынка и рыночная стоимость керамики на основе карбида кремния.
Карбидокремниевые материалы с кремниевой инфильтрацией (SiSiC) и спеченный карбид кремния (SSiC) в течение длительного времени доминировали на рынке керамики в 2023 году. Благодаря их полезности многие отрасли промышленности стали требовать эти керамические материалы на основе карбида кремния, и в результате рынок рос с поразительной скоростью.
Вам будет интересно узнать, что два года назад рынок керамики на основе карбида кремния оценивался в 1,27 млрд. долл. США. При совокупном годовом темпе роста в 5,251 млрд. долл. США ожидается, что к 2030 году он превысит 1,2 млрд. долл. США. В Азии представлены такие ключевые игроки рынка, как Fuji Electric Company, Ltd. (Япония), ROHM Company, Ltd., STMicroelectronics и др.
Здесь в GGSКерамика, Мы предлагаем лучшее сочетание керамических материалов на основе карбида кремния, керамических радиаторов и других изделий для вашего удовольствия.
Применение керамических материалов на основе карбида кремния
Керамические материалы на основе карбида кремния могут применяться в различных отраслях промышленности: от химической до машиностроительной, обрабатывающей и многих других. Мы рассмотрим некоторые из них:
Инжиниринговые фирмы
В машиностроительных компаниях карбид кремния используется в электронике для производства устройств, машин и оборудования, требующих высокой теплопроводности и термостойкости. Например, его можно использовать для производства тормозов, деталей двигателей, насосов, подшипников, механических уплотнений, футеровки печей, сопел, труб и т. д.
Керамическая промышленность
Керамику из карбида кремния можно использовать для производства лаков для ногтей, полок и футеровки печей благодаря ее превосходной огнеупорности и химической стойкости.
Производство абразивов
Материалы, которым требуются шероховатые и устойчивые к царапинам поверхности, такие как детали машин и режущие инструменты, могут быть изготовлены из карбидкремниевой керамики. Например, абразивные материалы используют твёрдость и износостойкость карбида кремния для повышения эффективности.
Электронная промышленность
Электроника, полупроводники и силовые приборы, такие как диоды Шоттки и МОП-транзисторы, также извлекают выгоду из керамики на основе карбида кремния.
Военный
Бронежилеты, используемые в армии, прекрасно реагируют на сильные удары, поскольку большинство из них изготовлены из керамических материалов на основе карбида кремния.
Часто задаваемые вопросы
Каково общепринятое название керамических материалов на основе карбида кремния?
Распространенное название керамических материалов на основе карбида кремния — муассанит.
Какова твердость керамики из карбида кремния по шкале Мооса?
Твердость по шкале Мооса 9,5 делает керамику из карбида кремния вторым по твердости материалом на Земле после алмаза.
Имеют ли керамические материалы на основе карбида кремния температуру кипения и плавления?
Да, их температура плавления составляет около 2730 °C, но у них нет определённой температуры кипения. Однако недавние исследования показывают, что при температуре 4936 °F они могут переходить из твёрдого состояния непосредственно в газообразное (сублимация).
Что такое карбид кремния и чем он отличается от карбида кремния?
Их отличительные черты – химический и физический состав. Карбид кремния – это оксид кремния с химической формулой SiO2, а карбид кремния – это химическое соединение кремния и углерода.
Заключение
Карбидокремниевые материалы будут оставаться основой мировой экономики до тех пор, пока население мира будет использовать и требовать передовые керамические материалы. С учётом предстоящих инноваций и усовершенствований этих карбидкремниевых керамических материалов, это, безусловно, один из лучших секторов, в который можно смело входить и ожидать бурного роста.