كربيد السيليكون: الخصائص والدرجات والتوليف والاستخدامات

● مقاومة درجات الحرارة العالية: حتى عند درجة حرارة 1600-1650 درجة مئوية، يمكن أن تظل الخصائص الميكانيكية وشكل أجزاء السيراميك SiC جيدًا.

● الموصلية الحرارية العالية: يمكن أن تصل إلى 120~200 واط/كم، في المرتبة الثانية بعد نيتريد الألومنيوم (AlN) وأكسيد البريليوم (BeO)

● معامل التمدد الحراري المنخفض (CTE): يعتبر SiC (4.0~4.5-6/K) أحد السيراميك الصناعي ذو التمدد الحراري الأقرب إلى رقائق Si (2.5 ~4.2 × 10-6/K).

● الصلابة / مقاومة الكشط: تبلغ صلابته على مقياس موس 9.5، وهي أقل بقليل من صلابة الماس (10).

● مقاومة التآكل: وهو من أكثر المنتجات الخاملة كيميائياً بين جميع أنواع السيراميك المتقدمة. في البيئات القاسية المختلفة، يمكنه مقاومة الشيخوخة.

● أخرى: خفيفة الوزن (3.1 ~ 3.2 جم/سم ³ )، معامل مرونة عالي (400 ~ 450 جيجا باسكال)، صدمة حرارية ممتازة، غير مبللة أو متآكلة بواسطة معظم المعادن المنصهرة، خصائص أشباه الموصلات، عزل كهربائي جيد، وغير سامة.

الدرجات والتوليف

كربيد السيليكون هو مادة أساسية للمكونات الهيكلية الخزفية. يتم تقسيم درجتها بشكل أساسي وفقًا لعملية التلبيد ودرجة التكثيف على النحو التالي:

1. نوع متكلس بدون ضغط (SSiC)

● طريقة التوليف:

يتم تحقيق التكثيف من خلال تلبيد المرحلة الصلبة عند درجة حرارة عالية وضغط جوي عن طريق إضافة مساعدات تلبيد مثل البورون والكربون. هذه هي العملية الأكثر شيوعا واقتصادية.

● الأداء:

كثافة عالية (≥98٪ كثافة نظرية)، قوة ممتازة، صلابة، مقاومة التآكل، ومقاومة التآكل.

● التطبيقات:

حلقات الختم، والمحامل، والفوهات، والبطانات المقاومة للتآكل، وأثاث الفرن (الترهل، والبكرات)، وما إلى ذلك.

2. النوع المرتبط بالتفاعل (RBSiC)

● طريقة التوليف:

بعد خلط مسحوق α-SiC ومسحوق الكربون وتشكيلهما، يتفاعلان مع السيليكون المنصهر أو بخار السيليكون عند درجة حرارة عالية لتوليد β-SiC، الذي يملأ المسام ويحقق التكثيف.

● الأداء:

كثافة عالية، تشوه تلبد مثالي، دقة أبعاد عالية، دورة تحضير قصيرة، وتكلفة منخفضة. لكن المادة تحتوي عادة على كمية صغيرة من السيليكون الحر، مما يحد من درجة حرارة التشغيل القصوى (حوالي 1350 درجة مئوية) لأن السيليكون سوف يذوب.

● التطبيقات:

المكونات ذات متطلبات الدقة عالية الأبعاد، مثل الأختام الميكانيكية الدقيقة، وأقواس السخان في الصناعة الكهروضوئية، والبكرات، وما إلى ذلك.

3. النوع المعاد تبلوره (R-SiC)

● طريقة التوليف:

عملية تلبيد بدون ضغط تستخدم نقل كتلة تبخر وتكثيف كربيد السيليكون عند درجات حرارة عالية لتحقيق نمو الحبوب وترابطها، دون إضافة أي مساعدات تلبيد.

● الأداء:

إنه نقي للغاية وخالي من الزجاج، ويوفر مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية (قادرة على الاستخدام طويل الأمد فوق 1600 درجة مئوية) ومقاومة ممتازة للأكسدة والصدمات الحرارية. ومع ذلك، فهو يتمتع بمسامية عالية (حوالي 15%-20%) وقوة ميكانيكية منخفضة نسبيًا.

● التطبيقات:

أثاث الفرن عالي الجودة (مثل الدعامات والعوارض)، وفوهات الموقد، وأنابيب المبادل الحراري، والتطبيقات الأخرى التي تتضمن بيئات عالية الحرارة وغنية بالأكسجين.

4. نوع الضغط المتوازن الساخن (HIPSiC)

● طريقة التوليف:

يتم إجراء التلبيد عند درجات حرارة عالية باستخدام ضغط مرتفع للغاية (الضغط الساخن) أو غاز الضغط العالي المتناحي (الضغط المتوازن الساخن). عادة ما تتم إضافة مساعدات التلبيد.

● الأداء:

يؤدي تحقيق كثافة نظرية بنسبة 100% تقريبًا، مع حبيبات دقيقة وموحدة، إلى الحصول على أعلى الخواص الميكانيكية (القوة والمتانة) لجميع الدرجات.

● التطبيقات:

يستخدم في التطبيقات ذات متطلبات الأداء الصعبة للغاية، مثل طلاء الدروع، ومكونات الفضاء الجوية الهامة، وأدوات القطع المتطورة. نظرًا لارتفاع تكلفتها، فإن نطاق تطبيقها محدود.

استخدامات السيراميك كربيد السيليكون

نظرًا لأن الدرجات المختلفة من كربيد السيليكون توفر مجموعات مختلفة من الخصائص، فيمكن تصميمها بدقة لتناسب صناعات معينة وتحويلها إلى حلول أعمالك. يسرد الجدول التالي التطبيقات المقابلة بناءً على الأداء، والتي نأمل أن تكون مفيدة.

الاستنتاجات

باختصار، كربيد السيليكون عبارة عن مادة سيراميكية متقدمة ومتعددة الاستخدامات، خاصة من حيث مقاومة التآكل والأداء الحراري والخمول الكيميائي، والتي تفوق بكثير أنواع السيراميك الهندسية الأخرى. لديها مجموعة متنوعة من طرق التوليف، مما يؤدي إلى درجات مختلفة من المنتجات ذات خصائص فريدة. تتيح أجزاء كربيد السيليكون العديد من سيناريوهات التطبيق الصعبة، مما يسمح لها باختراق الحدود الأعلى وتوفير حلول أفضل للتكلفة الإجمالية.

تعتبر JingHui Industry موردًا محترفًا لمكونات نيتريد السيليكون عالية الجودة المصنوعة من مواد متنوعة. من فضلك أرسل لنا استفسارًا إذا كنت مهتمًا.