Твёрдость карбида кремния

Карбид кремния (карборунд) — это твердый материал, по шкале твердости минералов по Моосу уступающий лишь алмазу, который встречается в виде черных или темно-зеленых кристаллов.

Чрезвычайно твердый абразивный материал, используемый для шлифования цветных металлов и керамики. Также подходит для шлифования, обработки камней в барабанах и пескоструйной обработки.

Абразивные свойства

Карбид кремния (SiC) — неразложимое твердое ковалентное соединение, состоящее из атомов углерода и кремния, — занимает второе место по твердости по шкале Мооса, уступая лишь алмазу и кубическому нитриду бора.

Благодаря своим абразивным свойствам алмазные шлифовальные круги идеально подходят для шлифования и полировки поверхностей цветных металлов, керамики и стекла. Кроме того, алмазные полировальные машины широко используются в аэрокосмической и автомобильной отраслях для шлифования металлургических деталей.

Черный SiC обладает рыхлой структурой, что позволяет многократно повторно использовать его в каменных барабанах. Со временем его компоненты дробится и образуют микротрещины, в результате чего появляются новые острые кромки, что способствует более эффективному шлифованию и полировке.

SiC выделяется среди твердых материалов своей исключительной твердостью, уникальными свойствами и способностью шлифовать сталь быстрее и эффективнее, чем оксид алюминия (коричневый плавленый корунд) или другие природные абразивы, такие как B4C. Кроме того, SiC обладает более высокими термическими свойствами, чем B4C, что делает его оптимальным выбором для применения в условиях высоких температур.

Характеристики резания

Карбид кремния (SiC) — это прочный и долговечный керамический материал, широко применяемый в различных отраслях промышленности благодаря своей твердости и другим ценным свойствам, таким как химическая инертность, высокая теплопроводность, низкий коэффициент теплового расширения, термостабильность, а также устойчивость к коррозии и истиранию.

Известно, что SiC обладает превосходной механической прочностью, высокой прочностью на растяжение и сжатие, а также впечатляющим значением модуля Юнга. Кроме того, он устойчив к воздействию кислот и щелочей и отличается превосходной термоударной стойкостью.

SiC широко используется в различных областях, помимо своей основной роли в качестве абразивного материала в наждачной бумаге и шлифовальных кругах, в том числе в качестве футеровки промышленных печей, режущих инструментов, износостойких деталей для насосов и ракетных двигателей, полупроводниковых подложек для светодиодов (LED), а также полупроводниковых подложек для светодиодов (LED). «Зелёный» SiC, как правило, отличается более высокой степенью чистоты, чем «чёрный» SiC, и используется для прецизионного шлифования и полирования, а также в качестве подложек для полупроводников; обе разновидности обладают уникальными преимуществами по сравнению с другими керамическими материалами, такими как оксид алюминия и оксид циркония, с точки зрения показателей твёрдости, теплопроводности и вязкости разрушения, а также в качестве подложек для полупроводников по сравнению с керамическими материалами, такими как оксид алюминия ициркония в плане твердости, теплопроводности и вязкости разрушения по сравнению с другими керамическими материалами, такими как оксид алюминия и циркония, в плане твердости, теплопроводности и вязкости разрушения, чем другие керамические материалы, такие как оксид алюминия и циркония, которые не могут сравниться с его превосходными эксплуатационными характеристиками, такими как твердость, теплопроводности/взрывной вязкости/взрывной вязкости по сравнению с керамическими материалами, такими как оксид алюминия/циркония с точки зрения твердости/теплопроводности/взрывной вязкости/взрывной вязкости/взрывной вязкости/характеристики взрывной вязкости/взрывной вязкости/характеристики взрывной вязкости алюминия /циркония/циркония/характеристики вязкости разрушения/вязкость разрушения/циркония по твердости/вязкость разрушения/теплопроводности/вязкости разрушения/вязкости разрушения/вязкости разрушения и т. д. по сравнению с и т. д… ZIN(I/циркония + сопротивление разрушению и т. д.) по сравнению с == f = 5 = кония = 5. Si = 4. ZIN = 1

Теплопроводность

Карбид кремния (SiC) — один из самых легких, твердых и прочных видов современной керамики, представленных сегодня на рынке. Он обладает превосходной теплопроводностью, а также высокой стойкостью к воздействию кислот и щелочей, выдерживая температуры до 1400 °C без какого-либо снижения прочности или эксплуатационных характеристик.

Благодаря своей невероятной прочности материал Kevlar® широко используется для производства бронежилетов. Кроме того, эта прочная ткань обладает исключительной стойкостью к истиранию и эрозии, что делает её отличным выбором для изготовления сопел, циклонов и компонентов распылительных систем.

Химическую стойкость SiC можно дополнительно повысить с помощью легирующих примесей, таких как бор и алюминий; при легировании бором он становится полупроводником p-типа; легирование алюминием приводит к образованию полупроводника n-типа.

Механические свойства карбида кремния можно значительно улучшить, нанеся на него эпитаксиальное графеновое покрытие атомной толщины. Испытания на вдавливание алмазным индентором по методу Берковича показали, что нанесение графенового покрытия приводит к увеличению твёрдости на 30% — при глубине вдавливания до 175 нанометров; считается, что это явление обусловлено образованием диамена под действием давления, оказываемого индентором во время вдавливания.

Устойчивость к тепловому удару

Карбид кремния отличается исключительной твердостью и износостойкостью, а также очень низким коэффициентом теплового расширения и высокой теплопроводностью, что делает его пригодным для применения в условиях значительных перепадов температуры.

Известно, что SiC выдерживает высокие температуры и устойчив к разрушению под воздействием химических и ядерных процессов, при этом являясь электрическим полупроводником, обладающим полезными электрическими свойствами.

Эдвард Г. Эйчесон впервые синтезировал карборунд в 1891 году в рамках своих попыток синтезировать искусственные алмазы, используя разработанный им собственный метод получения твёрдых зелёных кристаллов в результате реакций между порошкообразным кремнием и углеродом. Он назвал своё открытие «карборунд» по латинскому названию «корунд» — термину, применяемому к редким драгоценным камням, таким как корунд.

Реакционно-связанный карбид кремния получают путем смешивания порошка SiC с пластификатором и формования его в нужную форму, после чего он вновь вступает в реакцию с газообразным или жидким кремнием с образованием дополнительного SiC. С другой стороны, карбид кремния, полученный прямым спеканием, отличается более мелким зерном и более низкими производственными затратами, при этом демонстрируя превосходную механическую прочность при комнатной температуре и при температурах 300 °C и выше.