Карбид кремния
Свойства карбида кремния, состав, применение
Нитрид кремния спеченный SSiС
Легковесный и одновременно чрезвычайно прочный — вот что отличает карбид кремния. Этот керамический материал обладает отличными физическими и электронными свойствами. Изделия из карбида кремния идеально подходят для областей применения, где важны сопротивление истиранию, высокая жесткость, коррозионная и температурная стойкость. К ним относятся механические и заводские инженерные решения, такие как скользящие и уплотнительные кольца насосов, сварочные ролики и центрирующие штифты. Кроме того, изделия из карбида кремния зарекомендовали себя в полупроводниковой индустрии, например вакуумные держатели, интегрированные зеркала для столов, детали столов и рам, а также в химической промышленности, измерительных технологиях и нефтегазовом секторе.
Важнейшие свойства спеченного карбида кремния (SSiC):
- Исключительная химическая стойкость
- Высокая прочность
- Высочайшая коррозионная стойкость даже при очень высоких рабочих температурах
- Великолепные механические свойства при высоких температурах
- Хорошая стойкость к тепловым ударам
- Малое тепловое расширение
- Чрезвычайно высокая теплопроводность
- Высокое сопротивление износу
- Очень высокая жёсткость
Свойства материала SSiС
| Свойства | Единицы измерения | SSiC |
|---|---|---|
| Объемная плотность | г/см³ | 3,01 |
| Пористость | % | <0,1 |
| Модуль разрыва при 20°C | МПа | 250 |
| Модуль разрыва при 1200°C | МПа | 280 |
| Модуль эластичности при 20°C | ГПа | 330 |
| Теплопроводность при 1200°C | Вт/(м·К) | 45 |
| Тепловое расширение при 1200°C | 10⁻⁶/°C | 4,5 |
| Устойчивость к термошоку при 1200°C | - | Очень хорошая |
| Макс. рабочая температура | °C | 1350 |
| Сравнение параметров карбида кремния | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Коррозионная среда Потеря веса (мг/см²·год) |
Условия испытания | Материалы | |||
| Концентрация (% масс.) | Температура (°C) | SSiC | RBSiC (SiSiC) | Оксид алюминия (99%) | |
| 98% H₂SO₄ | 98 | 100 | 1.8 | 55.0 | 65.0 |
| 50% NaOH | 50 | 100 | 2.5 | >1000 | 75.0 |
| 53% HF | 53 | 25 | <0.2 | 7.9 | 20.0 |
| 85% H₃PO₄ | 85 | 100 | <0.2 | 8.8 | >1000 |
| 70% HNO₃ | 70 | 100 | <0.2 | 0.5 | 7.0 |
| 45% KOH | 45 | 100 | <0.2 | >1000 | 60.0 |
| 25% HCl | 25 | 70 | <0.2 | 0.9 | 72.0 |
| 10% HF&HNO₃ | 10 | 25 | <0.2 | >1000 | 16.0 |
RBSiC (реакционно-спеченный карбид кремния) представляет собой особый композитный материал на основе карбида кремния (SiC). Его производят следующим способом: сначала формируют каркас из порошкового карбида кремния, затем подвергают его плотному спеканию при высокой температуре (около 2000–2300°C), после чего пропитывают поры жидким кремнием. Эта уникальная технология обеспечивает материалу высокие показатели механических свойств и делает его особенно привлекательным для широкого спектра инженерных решений.
Одним из главных преимуществ RBSiC является сочетание легкости и прочности. Несмотря на низкую плотность, материал демонстрирует отличную устойчивость к большим нагрузкам и высоким температурам (более 1600°C). Дополнительно, RBSiC отличается высокой химической стойкостью к агрессивным веществам, таким как кислоты и щёлочи, что позволяет применять его в условиях повышенных нагрузок и суровых производственных процессов.
Кроме того, стоит отметить замечательную сопротивляемость RBSiC к термическим ударам и абразивным воздействиям. Это свойство значительно расширяет сферу применения материала. Например, он активно используется в автомобильной и авиационной промышленности для изготовления важных деталей двигателей и конструкций, работающих в сложных условиях.
Помимо этого, реакционно-спеченный карбид кремния нашел применение в атомной энергетике, сталепроизводстве и полупроводниковом оборудовании. Уникальное сочетание прочности, легкости и термостойкости сделало RBSiC незаменимым компонентом современного промышленного производства. Таким образом, этот материал открывает новые возможности для развития инновационных технологий и повышения эффективности оборудования в самых разных областях человеческой деятельности.