Твърдост на силициев карбид

Силициевият карбид (карборунд) е твърд материал - малко под диаманта по скалата на Моос за твърдост на минералите - намиращ се във вид на черни или тъмнозелени кристали.

Изключително твърд абразивен материал, използван за шлифоване на цветни метали и керамика. Подходящ е и за шлифоване, скално къртене и пясъкоструене.

Абразивни свойства

Силициевият карбид (SiC), несъизмеримо твърдо ковалентно съединение, съставено от въглеродни и силициеви атоми, се нарежда на второ място по твърдост след диаманта и кубичния борен нитрид по скалата на Моос.

Благодарение на своите абразивни свойства диамантените шлифовъчни дискове са идеални за шлифоване и полиране на цветни метали, керамика и стъклени повърхности. Освен това диамантените полиращи дискове могат да се намерят и в често използвани за космически и автомобилни приложения като метод за шлифоване на металургични компоненти.

Черният SiC е ронлив, което му позволява да бъде рециклиран многократно чрез каменни барабани. С течение на времето компонентите му се фрагментират и микрофрактурират, създавайки нови остри ръбове за подобряване на операциите по шлифоване/полиране.

SiC се отличава сред твърдите материали с изключителната си твърдост, уникални свойства и способност да шлифова стомана бързо и ефективно, отколкото алуминиев оксид (кафяв разтопен алуминий) или други естествени абразиви като B4C. Освен това SiC може да се похвали с по-добри термични свойства от B4C, което го прави по-добър избор за използване при високотемпературни приложения.

Свойства на рязане

Силициевият карбид (SiC) е здрав и издръжлив керамичен материал, който се използва широко в различни отрасли на промишлеността заради своята твърдост и други желани характеристики, като химическа инертност, висока топлопроводимост, нисък коефициент на разширение, температурна стабилност и устойчивост на корозия и абразия.

Известно е, че SiC притежава отлична механична якост, висока якост на опън и натиск и впечатляваща стойност на модула на Юнг. Освен това той е устойчив на киселини и луга и се отличава с отлични свойства на устойчивост на термичен шок.

SiC се използва широко за многобройни приложения извън основната си роля на абразивен материал в приложенията на шкурка и шлифовъчен диск, включително облицовки на промишлени пещи, режещи инструменти, износоустойчиви части за помпи и ракетни двигатели, полупроводникови субстрати за светодиоди (LED), както и полупроводникови субстрати за светодиоди (LED). Зеленият SiC обикновено се отличава с по-висока степен на чистота от черния SiC за приложения за прецизно шлифоване/полиране, както и за полупроводникови субстрати; и двете разновидности предлагат уникални предимства в сравнение с други керамични материали като алуминий/цирконий по отношение на твърдост/топлопроводимост/издръжливост на разрушаване, както и приложения за полупроводникови субстрати в сравнение с керамични материали като алуминий/цирконий по отношение на твърдост/топлопроводимост/издръжливост на разрушаване спрямо други керамични материали като алуминий/цирконий по отношение на твърдост/топлопроводимост/издръжливост на разрушаване в сравнение с други керамики като Alumina/Zrconia, с които други керамики не могат да се сравнят, неговите превъзходни експлоатационни характеристики като твърдост/термопроводимост/издръжливост на счупване/издръжливост на счупване в сравнение с други керамики като Alumina/ Zirconia по отношение на твърдост/термопроводимост/издръжливост на счупване/издръжливост на счупване/издръжливост на счупване експлоатационни характеристики/издръжливост на счупване/издръжливост на счупванеness performance characteristics alum /Zirconia/zirconia/fractoughness performance/fracture toughness/frconia in terms of hardness/fractalusive in terms of hardness/thermal conductivity/frac toughness/fracture toughness/fracture toughness etc vs etc... ZIN(I/цирконий+твърдост на пукнатината и т.н.). vs==f =5=conia=5. Si=4. ZIN=1

Топлопроводимост

Силициевият карбид (SiC) е една от най-леките, най-твърдите и най-силните съвременни керамики на пазара днес. Той се отличава с отлична топлопроводимост, както и с висока устойчивост на киселини и основи, като издържа на температури до 1400 градуса по Целзий, без да се влошава здравината или ефективността му.

Благодарение на невероятната си твърдост материалът Kevlar(r) се използва широко за производство на бронежилетки. Освен това тази здрава тъкан предлага изключителни свойства за устойчивост на износване и ерозия, което я прави отличен избор на материал за производство на дюзи, циклони и компоненти за пръскане.

Химическата устойчивост на SiC може да бъде допълнително подсилена чрез добавяне на допанти, като например бор и алуминий; при добавяне на бор той става полупроводник от p-тип, а при добавяне на алуминий се получава полупроводник от n-тип.

Механичните свойства на силициевия карбид могат да бъдат драстично подобрени, когато е покрит с атомно тънко епитаксиално графеново покритие. Тестовете за врязване на диамант по Беркович разкриват, че покриването му с графен води до до 30% по-висока твърдост - при дълбочина на врязване до 175 нанометра; смята се, че това явление се дължи на образуването на диамен от натиска, прилаган от индентора по време на врязването.

Устойчивост на термичен шок

Силициевият карбид се отличава като изключително твърд и издръжлив материал с много ниско термично разширение и висока топлопроводимост, което го прави подходящ за приложения, включващи високи температурни колебания.

Известно е, че SiC издържа на високи температури и е устойчив на разграждане от химични и ядрени процеси, като същевременно е електрически полупроводник, предлагащ полезни електрически свойства.

Едуард Г. Ачесън за първи път синтезира карборунд като част от опита си за синтез на синтетични диаманти през 1891 г., като използва свой собствен процес за създаване на твърди зелени кристали от създадените от него прахообразни реакции на силиций и въглерод, наричайки своето творение карборунд по латинското му наименование corundum - името, дадено на редки скъпоценни камъни като корунда.

Реакционно свързаният силициев карбид се произвежда чрез смесване на SiC прах с пластификатор и оформяне във форма, преди да реагира отново с газообразен или течен силиций за получаване на допълнителен SiC. От друга страна, директно синтерованият силициев карбид се отличава с по-фини зърна и по-ниски производствени разходи, като същевременно се отличава с превъзходна механична якост при стайна температура от 300 градуса по Целзий и повече.