Карбид кремния (Карбид кремния), также известный как карбид кремния или корунд, это соединение кремния и углерода. Вот некоторые ключевые факты о карбиде кремния.:
- Структура: Карбид кремния имеет разнообразную кристаллическую структуру., наиболее распространенными из них являются α-SiC и β-SiC.. α-SiC имеет гексагональную структуру., а β-SiC имеет кубическую структуру.
- Твердость: Как упоминалось ранее, карбид кремния очень твердый, уступает только алмазу и кубическому нитриду бора. Обычно он оценивается 9 к 9.5 по шкале твердости Мооса.
- приложение:
- Абразивы: Благодаря чрезвычайно высокой твердости, Карбид кремния часто используется в абразивах, таких как наждачная бумага., шлифовальные круги, и т. д..
- Полупроводники: Карбид кремния имеет широкий спектр применения при высоких температурах., высокочастотный, и мощные электронные устройства, поскольку они могут сохранять свои электрические свойства в экстремальных условиях..
- Огнеупорные материалы: Из-за высокой температуры плавления (о 2730 градусов Цельсия), Карбид кремния используется в качестве огнеупорного материала и высокотемпературного конструкционного материала..
- Керамика: Карбидокремниевая керамика используется для изготовления подшипников., печати, и автомобильных деталей благодаря их высокой твердости и износостойкости..
- Производство: Карбид кремния может быть изготовлен несколькими способами., наиболее распространенным из которых является реакция диоксида кремния (например, кварцевый песок) с углеродом (например, кокс) при высоких температурах для производства SiC.
- Характеристики: Помимо твердости, Карбид кремния также имеет высокую теплопроводность., низкий коэффициент теплового расширения, химическая стабильность и коррозионная стойкость.
Стержень из карбида кремния
Карбид кремния — это керамика?
Да, Карбид кремния (Карбид кремния) можно считать керамическим материалом.
- Определение: Керамика обычно относится к материалам, изготовленным из неорганических неметаллических материалов. (такие как оксиды, нитриды, карбиды, и т. д.) путем высокотемпературного спекания. Карбид кремния соответствует этому определению..
- Характеристики: Карбид кремния обладает многими типичными керамическим свойствами., включая:
- Высокая твердость: Как упоминалось ранее, карбид кремния очень твердый.
- Высокая температура плавления: о 2730 градусов Цельсия, намного выше, чем температура плавления большинства металлов.
- Высокая термостойкость: Карбид кремния сохраняет свои физические и химические свойства при высоких температурах..
- Коррозионная стойкость: Имеет хорошую коррозионную стойкость к большинству химикатов..
- Низкий коэффициент теплового расширения: Это означает, что карбид кремния меньше изменяется в объеме при изменении температуры..
- Приложение: В применении керамики, Карбид кремния используется для изготовления огнеупорных материалов., износостойкая керамика, структурная керамика, электронная керамика, и т. д.. Например:
- Структурная керамика: используется для производства подшипников, печати, режущие инструменты, и т. д..
- Электронная керамика: используется в качестве материалов подложки или упаковочных материалов в полупроводниковых устройствах.
карбид кремния тверже оксида алюминия
Да, Карбид кремния (Карбид кремния) тверже, чем оксид алюминия (Al₂O₃). Твердость карбида кремния по шкале Мооса составляет примерно 9 и 9.5, в то время как твердость оксида алюминия по шкале Мооса обычно составляет около 9. Поэтому, Карбид кремния обычно считается более твердым материалом, чем оксид алюминия..
Пластина из карбида кремния
как делают карбид кремния
как сделать карбид кремния? Существует много способов получения карбида кремния. (Карбид кремния). Вот некоторые из основных производственных процессов:
- Ачесонский процесс:
- Сырье: Кварцевый песок (в основном диоксид кремния, SiO₂), кокс (углерод, С) и соль.
- Процесс: Смешать кварцевый песок и кокс., добавить небольшое количество соли (как поток), а затем нагреть примерно до 2000-2500 градусов Цельсия в электрической печи. Внутри электропечи образуется температурный градиент, с самой высокой температурой в центре и более низкой температурой на краях. При высокой температуре, SiO₂ в кварцевом песке реагирует с C в коксе с образованием SiC.:
[
SiO₂ + 3C rightarrow SiC + 2ЧТОuparrow
] - Продукт: Полученные зерна SiC имеют разный размер и требуют дальнейшей обработки..
- Химическое осаждение из паровой фазы (ССЗ):
- Источник газа: Используйте газы, такие как силан. (SiH₄) и метан (CH₄) в качестве реагентов.
- Процесс: При высокой температуре (обычно 1000-1500°С) и низкое давление, газ разлагается в результате химической реакции, Атомы Si и C осаждаются на поверхность подложки, образуя пленку или покрытие SiC..
- Приложение: Используется для производства высокочистых, тонкоструктурированные материалы SiC, например, полупроводниковые приборы.
- Золь-гель процесс:
- Сырье: Используйте органические растворы-прекурсоры, содержащие кремний и углерод., например тетраэтоксисилан (ТЭОС).
- Процесс: Формируйте частицы или пленки SiC с помощью таких стадий, как гидролиз., конденсация, гелеобразование и спекание.
- Лазерное спекание:
- Метод: Используйте лазер для быстрого нагрева и охлаждения порошка SiC для быстрого спекания..
- Жидкофазный метод:
- Сырье: Используйте жидкие прекурсоры, например, поликарбосилан (ПКС).
- Процесс: Жидкий предшественник нагревают для полимеризации., сшивка, и в конечном итоге преобразовать в SiC.
- Реакционное спекание:
- Метод: Порошок SiC смешивается с кремнием. (И), и после процесса спекания, Si и C реагируют с образованием SiC.
Столб из карбида кремния
для чего используется карбид кремния
1.Абразивный
- Наждачная бумага и шлифовальные инструменты: Карбид кремния используется в качестве абразива из-за его высокой твердости при изготовлении наждачной бумаги., шлифовальные круги, шлифовальные камни, и т. д..
- Полировка: Используется для полировки металлов., стекло, керамика и другие материалы.
2.Огнеупорные материалы
- Футеровка печи: Благодаря высокой температуре плавления и высокой термостойкости., Карбид кремния используется в качестве футеровочного материала печей..
- Высокотемпературный конструкционный материал: Карбид кремния может сохранять свою механическую прочность в условиях высоких температур..
3. Полупроводниковые материалы
- Электронные устройства: Карбид кремния обладает отличными электрическими свойствами и пригоден для изготовления высокотемпературных изделий., высокочастотные и мощные полупроводниковые устройства, такие как MOSFET, диоды, светодиоды, и т. д..
- Оптоэлектронные устройства: Используется для производства светодиодов. (светодиоды), лазерные диоды, и т. д..
4. Керамические материалы
- Структурная керамика: используется для производства подшипников, печати, режущие инструменты, теплообменники, и т. д..
- Пуленепробиваемые материалы: Карбидокремниевая керамика обладает высокой твердостью и ударопрочностью и используется для изготовления бронежилетов и брони..
5. Износостойкое покрытие
- Материалы покрытия: Покрытия из карбида кремния используются для повышения износостойкости и коррозионной стойкости компонентов., например лопатки турбины, автомобильные детали, и т. д..
6. Высокотемпературные нагревательные элементы
- Нагревательные элементы: Карбид кремния используется в качестве материала нагревательного элемента из-за его высокой теплопроводности и высокой термостойкости..
Саггер из карбида кремния
7. Металлургическая промышленность
- Плавильная печь: используется для изготовления футеровочных материалов для плавильных печей.
- Литейная форма: Карбид кремния используется для изготовления литейных форм..
8. Химикаты
- Фильтрующий материал: Керамический фильтрующий элемент из карбида кремния используется для фильтрации высокотемпературных газов..
- Носитель катализатора: Используется в качестве носителя для катализаторов..
9. Автомобильная промышленность
- Тормозные колодки: Карбид кремния используется для изготовления тормозных колодок с высокими эксплуатационными характеристиками..
- Детали двигателя: например, гильзы цилиндров, поршневые кольца, и т. д..
10. Оптика
- Линзы и окна: Карбид кремния пропускает свет в инфракрасных оптических приложениях..
11. Аэрокосмическая промышленность и авиация
- Высокотемпературные компоненты: Карбид кремния используется для изготовления компонентов космических кораблей и авиационных двигателей благодаря его устойчивости к высоким температурам и коррозии..
12. энергия
- Солнечные батареи: Карбид кремния используется в качестве прозрачного проводящего слоя в солнечных элементах..
- Топливные элементы: В качестве электродного материала.
Области применения карбида кремния продолжают расширяться., и с развитием технологий, новые области применения также исследуются и разрабатываются.
Балка из карбида кремния