Wat is siliciumcarbidekeramiek en wat zijn de kenmerken ervan?

Siliciumcarbidekeramiek is een verbinding die gevormd wordt door koolstof en siliciumdioxide (SiO ₂) te laten reageren onder hoge temperatuuromstandigheden. Siliciumcarbide (SiC) is een verbinding met sterke covalente bindingen, met een ionische Si-C-binding van slechts ongeveer 12%. Daarom heeft het een hoge hardheid, thermische stabiliteit, corrosiebestendigheid, uitstekende oxidatiebestendigheid, slijtvastheid en lage wrijvingscoëfficiënt.
Siliciumcarbidekeramiek heeft niet alleen uitstekende mechanische eigenschappen bij kamertemperatuur, zoals een hoge buigsterkte en goede corrosiebestendigheid, maar heeft ook de beste mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen (zoals sterkte, kruipweerstand, enz.) van alle bekende keramische materialen. De sterkte bij hoge temperaturen van materialen die zijn gesinterd door warm persen, drukloos sinteren en heet isostatisch persen kan worden gehandhaafd tot 1600, waardoor ze de beste materialen bij hoge temperaturen zijn onder de keramische materialen. Bovendien is de thermische geleidbaarheid van siliciumcarbidekeramiek ook relatief hoog, op de tweede plaats na berylliumoxidekeramiek in keramiek.
De voorbereidingsprocessen van siliciumcarbidekeramiek omvatten voornamelijk reactie-sinteren, verbeterd sinteren, spuitvormen en warmpersen. Deze procesmethoden hebben hun eigen kenmerken en geschikte voorbereidingsprocessen kunnen worden geselecteerd op basis van verschillende behoeften en toepassingsscenario's.
De belangrijkste kenmerken van siliciumcarbidekeramiek zijn:
1. Hoge temperatuurstabiliteit: Het behoudt een goede mechanische sterkte en chemische stabiliteit in omgevingen met hoge temperaturen en kan werken bij temperaturen tot 1600 of zelfs hoger (onder specifieke omstandigheden zelfs hoger dan 1400), waardoor het een ideale keuze is voor constructiematerialen met hoge temperaturen.
2. Hoge sterkte en hardheid: Het heeft een hoge druksterkte, treksterkte en hardheid, met een Mohs-hardheid van bijna niveau 9, alleen overtroffen door diamant, en een uitstekende slijtvastheid.
3. Goede thermische prestaties: hoge thermische geleidbaarheid en lage thermische uitzettingscoëfficiënt, wat betekent dat het een goede maatvastheid heeft bij temperatuurveranderingen en niet snel vervormt door thermische uitzetting en krimp.
4. Corrosiebestendigheid en oxidatiebestendigheid: Het heeft een goede bestendigheid tegen de meeste zure en alkalische media en veel oxiderende atmosferen.
5. Goede elektrische prestaties: Siliciumcarbide is een halfgeleidermateriaal met unieke elektrische eigenschappen, dat kan worden gebruikt als isolatie of geleidende componenten in vermogenselektronische apparaten en omgevingen met hoge temperaturen.
6. Poriënstructuur: Poreuze keramiek op basis van siliciumcarbide kan worden verwerkt tot structuren met een hoge porositeit, die kunnen worden gebruikt voor verschillende toepassingen, zoals filtratie, geluidsisolatie en thermische isolatie.
Siliciumcarbidekeramiek wordt veel gebruikt in hogetemperatuurlagers, kogelwerende platen, sproeiers, vliegtuigmotoronderdelen, uitlaatgasbehandelingssystemen voor auto's, slijtvaste onderdelen (zoals pompen en kleppen, pijpleidingen), hogetemperatuurovenonderdelen, elektronische onderdelen (zoals hogetemperatuurhalfgeleiderapparaten), hogetemperatuurcorrosiebestendige onderdelen en elektronische apparatuuronderdelen in het hogetemperatuur- en hogefrequentiebereik vanwege hun unieke eigenschappen. In de chemische en metallurgische industrie worden siliciumcarbidematerialen vaak gebruikt als ovenvoeringen of smeltkroezen om de erosie van gesmolten ijzer, slak en alkalimetalen te weerstaan. Daarnaast hebben siliciumcarbidekeramiek ook belangrijke toepassingen in energie, milieubescherming en industriële ovens.
Samenvattend kunnen we zeggen dat siliciumcarbidekeramiek een hoogwaardig keramisch materiaal is met brede toepassingsmogelijkheden. Verwacht wordt dat dit materiaal in de toekomst op meer gebieden zal worden toegepast.