سیلیکون کاربید (SiC) خواص فیزیکی و شیمیایی: سختی، پایداری حرارتی و کاربردهای صنعتی

مقدمه

کاربید سیلیکون (SiC) یک ماده سرامیکی و متالورژیکی پیشرفته است که به دلیل سختی استثنایی، پایداری دمایی{0} بالا، هدایت حرارتی و مقاومت شیمیایی شناخته شده است.

به دلیل ترکیب منحصر به فرد خود از خواص فیزیکی و شیمیایی، SiC به طور گسترده در موارد زیر استفاده می شود:

کاربردهای فولادسازی و ریخته گری

مواد نسوز

ساینده ها

اجزای-درجه حرارت بالا

صنایع نیمه هادی و الکترونیک

گریدهای مختلف SiC، از جمله کاربید سیلیکون سیاه، کاربید سیلیکون سبز، و گرید SiC متالورژی{0}، با توجه به شرایط خلوص، اندازه ذرات و شرایط کاربرد انتخاب می‌شوند.

1. خواص فیزیکی کاربید سیلیکون (SiC)

کاربید سیلیکون یکی از سخت ترین مواد صنعتی بعد از الماس و کاربید بور است. پیوند کووالانسی قوی آن عملکرد مکانیکی و حرارتی بسیار خوبی به آن می دهد.

1.1 سختی بالا و مقاومت در برابر سایش

کاربید سیلیکون دارای سختی Mohs تقریباً 9.0-9.5 است که آن را برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر سایش قوی دارند مناسب می کند.

کاربردهای معمولی عبارتند از:

چرخ های سنگ زنی

برش ساینده

اجزای{0}مقاوم در برابر سایش

قطعات مهندسی سرامیک

سختی بالا به مواد SiC اجازه می دهد تا عملکرد خود را در شرایط سایش مکانیکی شدید حفظ کنند.

1.2 پایداری در دمای بالا

SiC می‌تواند پایداری ساختاری را در شرایط دمایی{0} بسیار بالا حفظ کند.

ویژگی های کلیدی:

دمای تجزیه بالاتر از حدود 2700 درجه

مقاومت در برابر شوک حرارتی عالی

ضریب انبساط حرارتی پایین

این ویژگی ها SiC را برای موارد زیر مناسب می کند:

اجزای کوره

مبلمان کوره

محصولات نسوز با دمای بالا-

1.3 هدایت حرارتی

کاربید سیلیکون در مقایسه با بسیاری از مواد سرامیکی، هدایت حرارتی نسبتاً بالایی دارد.

هدایت حرارتی معمولی:

120–270 W/m·K

ارزش بستگی به این دارد:

ساختار کریستالی

سطح خلوص

فرآیند تولید

هدایت حرارتی بالا به بهبود کمک می کند:

راندمان انتقال حرارت

یکنواختی دما

عملکرد مدیریت حرارتی

1.4 خواص الکتریکی

کاربید سیلیکون یک ماده نیمه هادی است.

رفتار الکتریکی آن به موارد زیر بستگی دارد:

خلوص

ساختار کریستالی

دما

عناصر دوپینگ

SiC با خلوص{{0}بالا در کاربردهای نیمه هادی استفاده می شود، در حالی که گریدهای متالورژی صنعتی نیازمند خلوص متفاوتی هستند.

2. خواص شیمیایی کاربید سیلیکون

2.1 پایداری شیمیایی

کاربید سیلیکون پایداری شیمیایی عالی در بسیاری از محیط های صنعتی دارد.

به طور کلی در برابر موارد زیر مقاوم است:

اسید هیدروکلریک

اسید سولفوریک

بسیاری از محیط های خورنده

در دماهای معمولی، SiC نیز مقاومت خوبی در برابر محیط های قلیایی از خود نشان می دهد.

این پایداری شیمیایی به عمر طولانی آن در موارد زیر کمک می کند:

کاربردهای نسوز

محیط های کوره

تجهیزات پردازش شیمیایی

2.2 رفتار اکسیداسیون

هنگامی که در دمای بالا در معرض اکسیژن قرار می گیرد، کاربید سیلیکون تحت اکسیداسیون قرار می گیرد.

فرآیند اکسیداسیون را می توان به دو مرحله تقسیم کرد:

اکسیداسیون فعال

تقریباً در:

600-900 درجه

SiC با اکسیژن واکنش می دهد و محصولات گازی را تشکیل می دهد.

اکسیداسیون غیر فعال

در دماهای بالاتر از تقریباً:

1000 درجه

یک لایه محافظ دی اکسید سیلیکون (SiO2) روی سطح تشکیل می شود.

این لایه SiO2 اکسیداسیون بیشتر را کاهش می‌دهد و دوام{0}}در دمای بالا را بهبود می‌بخشد.

این مکانیسم یکی از دلایلی است که SiC به طور گسترده در موارد زیر استفاده می شود:

آسترهای کوره

اجزای کوره

سرامیک ساختاری-در دمای بالا

2.3 واکنش متالورژیکی

در فولادسازی و کاربردهای ریخته گری، SiC به عنوان یک منبع ترکیبی سیلیکون و کربن عمل می کند.

توابع آن عبارتند از:

افزودن سیلیکون

تنظیم کربن

پشتیبانی از اکسیداسیون

بهبود تمیزی فلز

در مقایسه با برخی از افزودنی‌های آلیاژی سنتی، SiC می‌تواند هم سیلیکون و هم کربن را در یک ماده فراهم کند.

کاربردهای متداول متالورژی عبارتند از:

تولید چدن

اکسید زدایی فولاد

کربن مجدد

درمان ریخته گری

3. تفاوت خواص بین انواع کاربید سیلیکون

محصولات مختلف SiC با توجه به خلوص، ساختار کریستالی و الزامات کاربرد انتخاب می شوند.

4. الزامات خلوص SiC توسط صنعت

صنایع مختلف به سطوح خلوص SiC متفاوتی نیاز دارند.

توجه:متالورژی-درجه SiC و الکترونیک-در بازارهای کاملاً متفاوتی خدمت می‌کنند و نباید مستقیماً با هم مقایسه شوند.

5. ارزش صنعتی سیلیکون کاربید

ترکیبی از:

سختی بالا

پایداری حرارتی

مقاومت شیمیایی

واکنش متالورژیکی کنترل شده

SiC را برای محیط های صنعتی با ارزش می کند.

مزایا عبارتند از:

عمر سرویس طولانی تر

مقاومت در برابر سایش و خوردگی بالا به کاهش فرکانس تعویض کمک می کند.

عملکرد تولید پایدار

خواص شیمیایی و فیزیکی ثابت از فرآیندهای تولید پایدار پشتیبانی می کند.

راندمان حرارتی بهبود یافته

رسانایی حرارتی بالا و مقاومت در برابر شوک حرارتی عملکرد را در تجهیزات{0}در دمای بالا بهبود می بخشد.

گزینه های کاربردی انعطاف پذیر

SiC را می توان در موارد زیر عرضه کرد:

فرم توده ای

فرم دانه ای

فرم پودری

میکرو-فرم پودری

با توجه به نیاز مشتری

6. راهنمای خرید سیلیکون کاربید

هنگام انتخاب SiC، خریداران باید موارد زیر را در نظر بگیرند:

ترکیب شیمیایی

تایید کنید:

محتوای SiC

کربن آزاد

محتوای سیلیکون

سطوح ناخالصی (Fe، Al، Ca، S)

مشخصات فیزیکی

بررسی کنید:

توزیع اندازه ذرات

توده یا پودر

الزامات بسته بندی

شرایط کاربرد

ارزیابی کنید:

دمای کاری

سرعت واکنش مورد نیاز

الزامات کیفیت فلز

هزینه-تراز عملکرد

درجه SiC مناسب به فرآیند تولید خاص بستگی دارد تا خلوص.

درباره تامین کاربید سیلیکون ZhenAn

ZhenAn محصولات کاربید سیلیکون را برای موارد زیر عرضه می کند:

فولادسازی

ریخته گری

نسوز

صنایع ساینده

محصولات موجود عبارتند از:

کاربید سیلیکون سیاه

کاربید سیلیکون سبز

SiC 85%

SiC 88%

SiC 90%

SiC 95%

SiC 97%

محصولات در اندازه های مختلف موجود می باشند که عبارتند از:

توده

گرانول

پودر

اندازه ذرات سفارشی

تجزیه و تحلیل شیمیایی و توزیع اندازه ذرات را می توان با توجه به نیاز مشتری ارائه کرد.

پرسش‌های متداول: ویژگی‌های کاربید سیلیکون

1. سختی کاربید سیلیکون چقدر است؟

کاربید سیلیکون دارای سختی Mohs تقریباً 9.0-9.5 است که آن را به یکی از سخت ترین مواد صنعتی تبدیل می کند.

2. چرا کاربید سیلیکون برای کاربردهای{1}در دمای بالا مناسب است؟

SiC دارای پایداری حرارتی عالی، انبساط حرارتی کم و مقاومت در برابر اکسیداسیون قوی است که به آن اجازه می دهد در دماهای شدید عمل کند.

3. آیا کاربید سیلیکون ذوب می شود؟

در فشار اتمسفر، کاربید سیلیکون به طور معمول ذوب نمی شود. در دمای بیش از 2700 درجه تجزیه می شود.

4. تفاوت بین SiC سیاه و سبز SiC چیست؟

SiC سبز به طور کلی خلوص و سختی بالاتری دارد، در حالی که SiC سیاه چقرمگی و کارایی بهتری را برای بسیاری از کاربردهای صنعتی ارائه می دهد.

5. SiC در فولادسازی چه می کند؟

در کاربردهای متالورژیکی، SiC سیلیکون و کربن را فراهم می‌کند و از اکسیداسیون، کربوریزاسیون و عملیات فلز مذاب پشتیبانی می‌کند.

6. چه میزان خلوص SiC برای کاربردهای نیمه هادی مورد نیاز است؟

کاربردهای نیمه هادی به SiC-الکترونیکی-با خلوص- فوق العاده بالا، معمولاً بسیار بالاتر از درجه های متالورژی استاندارد نیاز دارند.

برای راه حل های کاربید سیلیکون با ZhenAn تماس بگیرید

برای گریدهای کاربید سیلیکون، مشخصات، اندازه ذرات و پشتیبانی فنی:

واتس اپ: +86 15518824805
ایمیل: market@zanewmetal.com