Szilícium-karbid hővezető képesség

A szilíciumkarbid (SiC) egy rendkívül kemény, szilíciumból és szénből álló kémiai vegyület, amely félvezető eszközöket alkot, és kemény kerámiaanyagokká alakítható olyan alkalmazásokhoz, amelyek nagy tartósságot igényelnek, mint például az autófékek és a golyóálló mellények.

A SiC széles körben elismert kiváló hővezető képessége miatt. Itt a 3C-SiC hővezető képessége, fázisösszetétele és mikroszerkezete közötti kapcsolatot vizsgáljuk.

Hővezető képesség

A szilícium-karbid kerámia az egyik legkeményebb, legerősebb és hőálló kerámia a piacon. Ezenkívül korrózióállósága és hővezető tulajdonságai alkalmassá teszik vágószerszámokhoz, köszörűkorongokhoz és csiszolóanyagokhoz, kopásálló alkatrészekhez, például magas hőmérsékletű szivattyúk tömítőfelületeihez és félvezető szubsztrátumokhoz.

A nagy tisztaságú SiC rendkívül magas hővezető képességgel rendelkezik - a gyémántéhoz hasonló és a rézénél magasabb! Az alacsony hőtágulás és a magas hővezető képesség kiváló tűzálló anyaggá teszi.

A GNP-ket sikeresen integrálták sűrű szilíciumkarbidba folyadékfázisú szikraplazma-szinterezéssel, Y2O3 és Al2O3 szinterezési segédanyagokat használva, és beépítésük nagy termikus anizotrópiát eredményezett, az ab-síkbeli termikus diffúziós képesség 30%-vel nőtt az SPS préstengelyre merőlegesen, míg merőlegesen jelentősen csökkent. Ez a kompozitok erős p-dotálásával magyarázható.

Hőtágulás

A szilícium-karbid (SiC) az egyik legkönnyebb, legkeményebb és legerősebb korszerű kerámiaanyag. Számos fejlett tulajdonsággal büszkélkedhet, mint például a kémiai ellenállás, a szilárdság megtartása magas hőmérsékleten és az alacsony hőtágulási arány.

Mivel a titán ellenáll a gyors hőmérséklet-változásoknak, illetve a hősokknak, ideális anyag az atomerőművekben és a repülőgép-hajtóművekben használt alkatrészekhez. Továbbá tulajdonságai alkalmassá teszik arra, hogy számos csillagászati teleszkóp, például a Herschel űrteleszkóp tükrének anyagaként használják.

A 3C-SiC alacsony hőtágulást mutat, ami a köbös kristályszerkezetének és a nagy hatótávolságú törzsek, például a diszlokációk hiányának köszönhető. Meg kell azonban jegyezni, hogy a SiC hővezető képessége az elektronkoncentráció növekedésével nő, ami potenciálisan megváltoztatja a tágulási tulajdonságait és viselkedését.

A BO-TDTR mérések olyan síkbeli k értéket mutatnak, amely megfelel a tökéletes 6H-SiC mintákra vonatkozó első elvi számításokból becsült 320 W m-1K-1 értéknek, így a kereskedelmi forgalomban kapható minták kiváló minőségűnek minősülnek.

Young modulus

A Young-modulus az anyagok merevségét méri, azt, hogy mennyire ellenállnak a deformációnak. A mérnökök és anyagtudósok felbecsülhetetlen értékűnek találják szerkezetek vagy termékek tervezésekor, mivel lehetővé teszi számukra annak kiszámítását, hogy egy anyag mekkora erőt képes elviselni, mielőtt meghajolna vagy megtörne, ha erőt alkalmaznak rá.

A Young-modulus a rugalmas tulajdonságokat méri, míg a rugalmatlan vagy merev tulajdonságokat. Értékét úgy mérheti, hogy ellenőrzött feszültséget gyakorol rá, olyan réselt tömegek segítségével, amelyek az anyagminták ellenőrzött feszültségét és deformációját hozzák létre.

A Young-modulus vizsgálati eredményei a minták előállításához használt módszertől függően változnak, az inert gázkondenzációval készült minták Young-modulusa jelentősen alacsonyabb, mint a más eljárásokkal előállítottaké. Továbbá, a Ti-Nb bináris ötvözetek C’ (a Hill-közelítéssel számított Young-modul) csökkenésével diszlájkolnak; így a rugalmassági állandó csökkenésével együtt csökken a Young-moduljuk is.

Korrózióállóság

A szilíciumkarbid (SiC) egy szénből és szilíciumból álló szervetlen félvezető vegyület, amely nagyszerű mechanikai és termikus tulajdonságokkal rendelkezik. A SiC rendkívül hőálló, ami azt jelenti, hogy a gyors hőmérséklet-ingadozások nem károsítják az anyagszerkezetét.

Az acél ellenáll a savak okozta korróziónak is, így ideális a korrózióállóságot, valamint a nagy keménységet és merevséget igénylő alkalmazásokhoz. Továbbá alacsony hőtágulási sebessége alkalmassá teszi ezt az anyagot a gyors hőmérséklet-változásokra.

A SiC ideális anyag olyan fémmegmunkálási alkalmazásokhoz, amelyek nagyfokú fizikai kopással járnak, mint például a nikkel-szilícium-karbiddal vagy volfrám-szilicid burkolattal történő bevonatolás. Továbbá a SiC-t a félvezető kemencékben a félvezető tálcák alátámasztásához és a lapátokhoz is használják, ahol a fizikai kopás nagy gondot jelent; ennek az anyagnak a bórkarbid kerámia kompozitokkal való párosítása maximális szilárdság-állóság arányt kínál ezekhez a felhasználásokhoz.