Tepelná vodivost karbidu křemíku

Karbid křemíku (SiC) je extrémně tvrdá chemická sloučenina sestávající z křemíku a uhlíku, která tvoří polovodičové součástky a může být formována do tvrdých keramických materiálů pro aplikace vyžadující vysokou odolnost, jako jsou brzdy automobilů a neprůstřelné vesty.

SiC je všeobecně uznáván pro svou vynikající tepelnou vodivost. V tomto článku zkoumáme vztah mezi tepelnou vodivostí, fázovým složením a mikrostrukturou 3C-SiC.

Tepelná vodivost

Karbid křemíku je jednou z nejtvrdších, nejpevnějších a žáruvzdorných keramik na trhu. Kromě toho je díky své odolnosti proti korozi a tepelné vodivosti vhodná pro řezné nástroje, brusné kotouče a abraziva, součásti odolné proti opotřebení, jako jsou těsnicí plochy vysokoteplotních čerpadel a polovodičové substráty.

Vysoce čistý SiC má extrémně vysokou tepelnou vodivost - srovnatelnou s diamantem a vyšší než měď! Nízká tepelná roztažnost a vysoká vodivost z něj činí vynikající žáruvzdorný materiál.

GNP byly úspěšně integrovány do hustého karbidu křemíku pomocí spékání v kapalné fázi v jiskrovém plazmatu za použití Y2O3 a Al2O3 jako pomocných látek při spékání a jejich začlenění vedlo k vysoké tepelné anizotropii s ab-rovinnou tepelnou difuzivitou, která se zvýšila o 30% kolmo na osu lisování SPS, zatímco kolmo se výrazně snížila. To lze vysvětlit silným p-dopingem těchto kompozitů.

Tepelná roztažnost

Karbid křemíku (SiC) je jedním z nejlehčích, nejtvrdších a nejpevnějších pokročilých keramických materiálů. Vyznačuje se mnoha pokročilými vlastnostmi, jako je chemická odolnost, zachování pevnosti při zvýšených teplotách a nízká tepelná roztažnost.

Díky své schopnosti odolávat rychlým změnám teploty nebo tepelným šokům je titan ideálním materiálem pro součástky používané v jaderných elektrárnách a leteckých motorech. Kromě toho je díky svým vlastnostem vhodný pro použití jako materiál zrcadel několika astronomických dalekohledů, například Herschelova vesmírného dalekohledu.

3C-SiC vykazuje nízkou tepelnou roztažnost díky své kubické krystalové struktuře a absenci dlouhých deformaci, jako jsou dislokace. Je však třeba poznamenat, že tepelná vodivost SiC se zvyšuje s rostoucí koncentrací elektronů, což může změnit jeho roztažnost a chování.

Měření BO-TDTR ukazují hodnotu k v rovině, která odpovídá vlastní hodnotě 320 W m-1K-1 odhadnuté z výpočtů podle prvních principů pro dokonalé vzorky 6H-SiC, což potvrzuje, že komerčně dostupné vzorky jsou vysoce kvalitní.

Youngův modul

Youngův modul měří tuhost materiálů, tedy jejich odolnost vůči deformaci. Inženýři a materiáloví vědci jej považují za neocenitelný při navrhování konstrukcí nebo výrobků, protože jim umožňuje vypočítat, jak velkou sílu materiál vydrží, než dojde k jeho ohnutí nebo porušení působením síly.

Youngův modul měří elastické vlastnosti, zatímco jeho nepružné neboli tuhé vlastnosti. Jeho hodnotu můžete změřit tak, že na něj budete působit řízeným tahem pomocí drážkovaných hmot, které vytvářejí řízené napětí a deformaci vzorků materiálu.

Výsledky testování Youngova modulu se liší v závislosti na metodě použité k výrobě vzorků, přičemž vzorky vyrobené pomocí kondenzace inertního plynu mají výrazně nižší Youngův modul než vzorky vyrobené jinými postupy. Kromě toho se binární slitiny Ti-Nb vytlačují s klesajícím C' (vypočteným Youngovým modulem pomocí Hillovy aproximace); tím se snižuje jejich Youngův modul spolu se snížením elastické konstanty.

Odolnost proti korozi

Karbid křemíku (SiC) je anorganická polovodičová sloučenina složená z uhlíku a křemíku, která má skvělé mechanické a tepelné vlastnosti. SiC je vysoce odolný vůči teplotním šokům, což znamená, že rychlé výkyvy teplot nepoškozují strukturu jeho materiálu.

Ocel je také odolná proti korozi způsobené kyselinami, takže je ideální pro aplikace, kde je vyžadována odolnost proti korozi a vysoká tvrdost a tuhost. Kromě toho je tento materiál díky své nízké tepelné roztažnosti vhodný pro rychlé změny teplot.

SiC je ideálním materiálem pro aplikace obrábění kovů s vysokou mírou fyzického opotřebení, jako je pokovování karbidem niklu a křemíku nebo plátování silicidem wolframu. Kromě toho lze SiC nalézt také v podpěrách a lopatkách zásobníků destiček v polovodičových pecích, kde je fyzikální opotřebení hlavním problémem; spojení tohoto materiálu s keramickými kompozity s karbidem bóru nabízí pro tato použití maximální poměr pevnosti a trvanlivosti.