Η ανώτερη απόδοση τουκαρβίδιο του πυριτίουπηγάζει από την ομοιοπολική κρυσταλλική δομή του (τα άτομα πυριτίου είναι στενά συνδεδεμένα με άτομα άνθρακα, με ενέργεια δεσμού έως και 432 kJ/mol). Τα βασικά του πλεονεκτήματα είναι τα εξής:
Εξαιρετικά-υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά:Με σκληρότητα Mohs 9,2-9,5, δεύτερη μετά το διαμάντι, και μικροσκληρότητα 2800-3300 HV, η αντίσταση στη φθορά είναι 10-20 φορές μεγαλύτερη από αυτή του συνηθισμένου χάλυβα, ικανή να αντέχει σε ισχυρές τριβές και κρούσεις, καθιστώντας το κατάλληλο για εφαρμογές ανθεκτικά στη φθορά εξαρτημάτων.
Εξαιρετική σταθερότητα σε υψηλές-θερμοκρασίες:Με σημείο τήξης τόσο υψηλό όσο 2700 μοίρες, παραμένει σταθερό σε περιβάλλοντα αέρα κάτω από 1600 μοίρες χωρίς σημαντική παραμόρφωση οξείδωσης. Ο συντελεστής γραμμικής διαστολής του είναι μόνο 4,5 × 10-6/βαθμός (20-1000 μοίρες), πολύ χαμηλότερος από αυτόν των μεταλλικών υλικών, επιδεικνύοντας εξαιρετική σταθερότητα διαστάσεων σε υψηλές θερμοκρασίες.
Ισχυρή χημική αντοχή στη διάβρωση:Δεν αντιδρά με συμβατικά διαβρωτικά μέσα όπως οξέα, αλκάλια και άλατα σε θερμοκρασία δωματίου, αντιδρά ελαφρά μόνο με ένα μείγμα πυκνού νιτρικού οξέος και υδροφθορικού οξέος σε υψηλές θερμοκρασίες, καθιστώντας το κατάλληλο για εξαιρετικά διαβρωτικά χημικά περιβάλλοντα.
Εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα και ηλεκτρικές ιδιότητες:Η θερμική αγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου φτάνει τα 120-200 W/(m·K), που είναι 3-5 φορές μεγαλύτερη από αυτή των συνηθισμένων κεραμικών και 4-6 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του χάλυβα, με αποτέλεσμα εξαιρετική απόδοση απαγωγής θερμότητας. Ως υλικό ημιαγωγών, το διάκενο ζώνης του (3,26 eV) είναι 3 φορές μεγαλύτερο από αυτό του πυριτίου και η ισχύς του ηλεκτρικού πεδίου διάσπασής του είναι 10 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του πυριτίου, καθιστώντας το κατάλληλο για ηλεκτρονικές συσκευές υψηλής τάσης και υψηλής συχνότητας.
Υψηλή μηχανική αντοχή και αντοχή στην κρούση:Η αντοχή σε κάμψη σε θερμοκρασία δωματίου φτάνει τα 400-500 MPa και η αντοχή στη θραύση είναι 3-5 MPa·m¹/², παρουσιάζοντας ισχυρότερη αντοχή στην κρούση και λιγότερη ευθραυστότητα από τα παραδοσιακά κεραμικά υλικά.
Βασικοί τύποι υλικών SiC (υποδιαιρεμένοι ανά διαστάσεις ταξινόμησης)
(1) Ταξινόμηση ανά χρώμα και καθαρότητα (που χρησιμοποιούνται πιο συχνά στη βιομηχανία)
| Τύπος | Βασικό στοιχείο (Καθαρότητα SiC) | Βασικά Χαρακτηριστικά | Τυπικά σενάρια εφαρμογής |
| Μαύρο καρβίδιο του πυριτίου | 95%-97% | Υψηλή σκληρότητα, μέτριο κόστος | Χρησιμοποιείται για την επεξεργασία υλικών χαμηλής αντοχής σε εφελκυσμό (γυαλί, κεραμικά, πέτρα, χυτοσίδηρος), για την κατασκευή τροχών λείανσης και λειαντικών αμμοβολής |
| Πράσινο καρβίδιο του πυριτίου | Μεγαλύτερο ή ίσο με 97% (υψηλή καθαρότητα έως 99%) | Υψηλότερη σκληρότητα, καλύτερες ιδιότητες αυτο-ακονίσματος | Για κατεργασία υλικών υψηλής-σκληρότητας (σκληρά κράματα, κράματα τιτανίου, χάλυβας υψηλής-ταχύτητας) και λείανση ακριβείας (με κατεργασία εξαιρετικά-ακριβείας, οπτική στίλβωση γυαλιού) |
(2) Ταξινόμηση ανά κρυσταλλική δομή (καθορίζει τις διαφορές απόδοσης)
-SiC (εξαγωνικός κρύσταλλος):
Υψηλή-σταθερή σε θερμοκρασία φάση (σταθερή πάνω από 1400 μοίρες), η κύρια μορφή βιομηχανικού κράματος άνθρακα πυριτίου, με υψηλή σκληρότητα και υψηλή{2}}αντοχή σε θερμοκρασία, κατάλληλη για δομικά υλικά και εξαρτήματα υψηλής{{3} θερμοκρασίας (όπως επενδύσεις κλιβάνου, ακροφύσια πυραύλων).
-SiC (Κυβικός κρύσταλλος):
Φάση χαμηλής-θερμοκρασίας (σταθερή κάτω από 1400 μοίρες), που συντίθεται μέσω ειδικών διεργασιών, με ομοιόμορφη κρυσταλλική δομή και ανώτερη απόδοση ημιαγωγών, κατάλληλη για ηλεκτρονικές συσκευές και υποστρώματα τσιπ ημιαγωγών τρίτης- γενιάς.
-SiC (Κυβικός κρύσταλλος):
Μια σπάνια παραλλαγή χαμηλής-θερμοκρασίας, που απαιτεί εξαιρετικά υψηλή καθαρότητα, που χρησιμοποιείται κυρίως στην επιστημονική έρευνα και στα πεδία ηλεκτρονικών υψηλών-τελών.
(3) Ταξινόμηση ανά φόρμα προϊόντος (Προσαρμοσμένη σε διαφορετικά σενάρια εφαρμογής)
Σκόνη:
μέγεθος 100-3000 mesh, που χρησιμοποιείται σε λειαντικά, κεραμικές πρώτες ύλες καιμεταλλουργικά αποξειδωτικά;
Μπλοκ/πλάκες:
Χρησιμοποιείται σε επενδύσεις κλιβάνων, στηρίγματα και δομικά στοιχεία υψηλής-θερμοκρασίας.
Κεραμικά προϊόντα:
Χυτευμένα εξαρτήματα όπως δακτύλιοι στεγανοποίησης, ρουλεμάν και σωλήνες προστασίας θερμοστοιχείων.
Γκοφρέτες ημιαγωγών:
Υψηλής-καθαρότητας -Γκοφρέτες μονού κρυστάλλου SiC, που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή συσκευών ισχύος και συσκευών ραδιοσυχνοτήτων.
Τυπικά σενάρια εφαρμογής υλικών καρβιδίου του πυριτίου (υποδιαιρεμένα ανά κλάδο)
(1) Βιομηχανία μηχανημάτων και λειαντικών
Χρησιμοποιώντας υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά, χρησιμοποιείται για την κατασκευή τροχών λείανσης, δίσκων κοπής και λειαντικών αμμοβολής για την επεξεργασία μετάλλων, πέτρας και γυαλιού.
Παράγουν{0}}ανθεκτικά στη φθορά κεραμικά στεγανοποιητικά δακτυλίδια και ρουλεμάν, κατάλληλα για περιστρεφόμενα μηχανήματα όπως αντλίες νερού και βαλβίδες, με διάρκεια ζωής 5-10 φορές μεγαλύτερη από εκείνη των μεταλλικών στεγανοποιήσεων.
(2) Βιομηχανίες Μεταλλουργίας και Υψηλών{1}}Θερμοκρασιών
Ως εξαρτήματα υψηλής-θερμοκρασίας όπως επενδύσεις κλιβάνου, χωνευτήρια και δίσκοι, είναι κατάλληλο για σενάρια υψηλών-θερμοκρασιών κάτω των 1600 βαθμών , όπως η τήξη μη σιδηρούχων μετάλλων και η σύνθεση ημιαγωγών.
Χρησιμοποιείται σε κυψέλες ηλεκτρόλυσης αλουμινίου και πλάκες τόξου κλιβάνου σκόνης ψευδαργύρου, χρησιμοποιώντας την υψηλή-αντοχή στη θερμοκρασία και την αντίσταση στη διάβρωση για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.
(3) Βιομηχανίες Ηλεκτρονικών και Ημιαγωγών
Υψηλής-καθαρότητας -Γκοφρέτες SiC χρησιμοποιούνται για την κατασκευή συσκευών υψηλής-τάσης ισχύος (όπως μετατροπείς οχημάτων νέας ενέργειας και φωτοβολταϊκοί μετατροπείς), μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας και αυξάνοντας την πυκνότητα ισχύος.
Ως υπόστρωμα για συσκευές ραδιοσυχνοτήτων, είναι κατάλληλο για σενάρια υψηλών-συχνοτήτων όπως η επικοινωνία 5G και η δορυφορική επικοινωνία.
(4) Αεροδιαστημική και υψηλές-βιομηχανίες
Κατασκευή εξαρτημάτων υψηλής{0} θερμοκρασίας, όπως ακροφύσια πυραύλων και πτερύγια αεριοστροβίλων, τα οποία αντέχουν σε ακραίες θερμοκρασίες άνω των 2000 μοιρών και σε κρούση ροής αέρα.
Χρησιμοποιείται σε επιστρώσεις υψηλής-θερμοκρασίας για αερο-κινητήρες, βελτιώνοντας την αντίσταση στην οξείδωση σε υψηλές-θερμοκρασίες και την αντίσταση στη φθορά των εξαρτημάτων.
(5) Χημική Βιομηχανία
Παραγωγή αντιδιαβρωτικών σωλήνων, βαλβίδων και εναλλάκτη θερμότητας, κατάλληλων για τη μεταφορά και την αντίδραση ισχυρών οξέων, ισχυρών αλκαλίων και μέσων υψηλής- θερμοκρασίας.
Ως φορέας καταλύτη, χρησιμοποιώντας την υψηλή ειδική επιφάνεια και τη χημική του σταθερότητα για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της καταλυτικής αντίδρασης.
Αρχές επιλογής για διαφορετικούς τύπους καρβιδίου του πυριτίου
Επιλογή με βάση τις "απαιτήσεις σκληρότητας":
Επιλέγωπράσινο καρβίδιο του πυριτίουγια την επεξεργασία υλικών υψηλής-σκληρότητας καιμαύρο καρβίδιο του πυριτίουγια γενική επεξεργασία?
Επιλογή με βάση "σενάρια θερμοκρασίας":
Επιλέξτε -SiC για δομικά μέρη υψηλής- θερμοκρασίας άνω των 1400 μοιρών και -SiC για ηλεκτρονικές συσκευές.
Επιλογή με βάση τις «μορφολογικές απαιτήσεις»:
Επιλέξτε μορφή σκόνης για λειαντικά και αποξειδωτικά, μορφή μπλοκ/πλάκας για δομικά μέρη και κεραμικά προϊόντα για εξαρτήματα ακριβείας.
