Silicio karbidas (SiC)yra sudarytas iš silicio (Si) ir anglies (C) elementų. Jis pasižymi dideliu cheminiu stabilumu, o jo kristalinė struktūra yra pagrindinis veiksnys, lemiantis jo savybes.
Kristalų konstrukcijų tipai:Dažniausiai aptinkami yra -SiC (šešiakampis kristalas) ir -SiC (kubinis kristalas). -SiC yra aukštoje-temperatūroje stabili fazė, pasižyminti puikiu atsparumu aukštai-temperatūrai; -SiC yra žemos-temperatūros fazė, stabili kambario temperatūroje, o jo paruošimo procesas yra gana paprastas.
Struktūrinės charakteristikos:Silicio ir anglies atomai kristale yra glaudžiai sujungti kovalentiniais ryšiais, turinčiais didelę jungties energiją, todėl silicio karbidas yra ypač kietas, tvirtas ir stabilus.
Pagrindinės fizinės savybės
Silicio karbidas pasižymi išskirtinėmis fizinėmis savybėmis, ypač puikiai veikia ekstremaliose aplinkose. Pagrindiniai parametrai yra tokie:
Kietumas:Kietumas pagal Mosą yra apytiksliai 9-9,5 ir yra antras po deimantų, todėl tai ideali dilimui atspari ir abrazyvinė medžiaga. Šis didelis kietumas atsiranda dėl tvirtos kovalentinės kristalinės struktūros, kuri gali atlaikyti stiprią trintį ir smūgį.
Šilumos laidumas:Kambario temperatūroje jo šilumos laidumas siekia 120{1}}200 W/(m・K), gerokai viršijantis įprastų metalų ir keramikos gaminių šilumos laidumą, todėl labai efektyviai išsklaido šilumą ir yra tinkamas šilumos valdymui aukštos temperatūros aplinkoje.
Atsparumas aukštai temperatūrai:Lydymosi temperatūra viršija 2700 laipsnių, todėl jis išlaiko stabilų veikimą aukštoje-temperatūros aplinkoje, žemesnėje nei 1600 laipsnių, nerodo reikšmingos oksidacijos ar deformacijos, todėl tinka aukštos temperatūros pramoninės įrangos poreikiams.
Atsparumas dilimui:Puikus atsparumas dilimui atsiranda dėl didelio kietumo ir stabilios kristalinės struktūros, todėl eksploatavimo laikas gerokai viršija tradicinių medžiagų mechaninio nusidėvėjimo ir šlifavimo procesus.
Pagrindinės cheminės savybės
Silicio karbido lydinys pasižymi ypač dideliu stabilumu sudėtingoje cheminėje aplinkoje, todėl jis yra tinkamiausia korozijai{0}}atspari medžiaga:
Cheminis stabilumas:Kambario temperatūroje jis nereaguoja su įprastomis ėsdinančiomis terpėmis, tokiomis kaip rūgštys, šarmai ir druskos. Jis tik šiek tiek reaguoja su stipriais oksidatoriais (pvz., koncentruotos azoto rūgšties ir vandenilio fluorido rūgšties mišiniu) esant aukštai temperatūrai, todėl tinka chemiškai ėsdinančiai aplinkai.
Atsparumas oksidacijai:Žemesnėje nei 1200 laipsnių ore ant paviršiaus susidaro tanki silicio dioksido (SiO₂) apsauginė plėvelė, neleidžianti tolesniam vidinio silicio karbido oksidacijai ir užtikrinanti ilgalaikį stabilų naudojimą aukštoje temperatūroje.
Pagrindiniai pranašumai ir pramoninis pritaikymas
Dėl silicio karbido našumo pranašumų jis yra būtinas daugelyje pramonės sričių, ypač tinkamas šiais atvejais:
Didelis efektyvumas:
Dėl didelio kietumo jo šlifavimo ir pjovimo efektyvumas gerokai viršija tradicinių medžiagų efektyvumą, todėl galima greitai apdoroti ruošinius, tokius kaip cementinis karbidas, stiklas ir keramika, taip pagerinant gamybos efektyvumą.
Patvarumas:
Dėl visapusiškų atsparumo dilimui, atsparumo aukštai temperatūrai ir atsparumo korozijai savybių žymiai sumažėja techninės priežiūros ir įrangos dalių keitimo dažnis, todėl sumažėja pramonės gamybos sąnaudos.
Daugiafunkciškumas
Šlifavimo ir pjovimo laukai:
Naudojamas šlifavimo diskų ir pjovimo diskų gamyboje, tinka preciziniam apdirbimui;
Aukštos{0}}temperatūros medžiagų laukai:
Naudojamas gaminant kaitinimo krosnių komponentus ir aukštatemperatūrines dangas{0}}aviaciniams varikliams;
Elektronikos sritys:
Kaip puslaidininkinė medžiaga, naudojama aukštos{0}}įtampos galios prietaisų gamyboje, tinkama naujoms energijos transporto priemonėms, fotovoltinės energijos gamybai ir kitiems scenarijams;
Cheminiai laukai:
Naudojamas korozijai{0}}atsparių vamzdžių ir vožtuvų gamyboje, siekiant patenkinti labai korozinių medžiagų transportavimo poreikius.
