Siliziumkarbid-Verbindung

Siliziumkarbid (SiC), auch Karborund genannt, ist ein Hochleistungswerkstoff mit hervorragender Festigkeit und Haltbarkeit, der häufig in Anwendungen eingesetzt wird, die eine hohe Temperaturbeständigkeit erfordern, z. B. in Gassensoren und Strahlungsdetektoren.

DSC-Kurven zeigten, dass die Zugabe von SiC zu SBR/BR-SiC die Aushärtungsreaktion bei einer Heizrate von 10 K/min erheblich beschleunigte und die Enthalpieänderung proportional zum SiC-Gehalt anstieg.

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Die hohe Wärmeleitfähigkeit von SiC macht es zu einem hervorragenden Material für den Einsatz bei hohen Temperaturen, von Öfen und Wärmetauschern bis hin zu anderen Komponenten in Energieumwandlungssystemen. Seine geringe Wärmeausdehnung und hohe Festigkeit machen es außerdem ideal für den Einsatz als Feuerfestmaterial oder thermostrukturelle Komponenten in Öfen oder Wärmetauschern - ganz zu schweigen von Energieumwandlungssystemen selbst! Schließlich ist SiC auch ein effektiver Halbleiter für UV-Sensoren in verschiedenen Industriezweigen, einschließlich der Luft- und Raumfahrt und der Atomstromerzeugung.

Die Wärmeleitfähigkeit von SiC hängt von der Korngröße und der Konzentration von Verunreinigungen im Kristallgitter sowie von der Temperatur in der Abscheidungskammer und den Durchflussmengen des Reaktionsgases ab.

SiC ist eine außergewöhnliche Keramik, die sich durch eine kristalline Struktur aus tetraedrisch angeordneten Kohlenstoff- und Silizium-Atombindungen auszeichnet, die ihr eine außergewöhnliche Härte, mechanische Festigkeit, geringe Dichte, chemische Inertheit und hohe Wärmeleitfähigkeit verleiht. Diese Eigenschaften sowie die hohe Temperaturwechselbeständigkeit verleihen ihm eine außergewöhnliche Stoßfestigkeit; SiC übersteht sogar oxidierende Hochtemperaturumgebungen, wodurch es sich für Verschleißumgebungen mit Schleifmitteln oder korrosionsbeständige Verschleißanwendungen eignet.

Hohe Temperaturwechselbeständigkeit

Siliciumcarbid (SiC) zeichnet sich durch eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit aus, was es zu einem hervorragenden feuerfesten Material macht. Aufgrund seiner geringen Wärmeausdehnung und hohen Wärmeleitfähigkeit kann sich SiC leicht an plötzliche Temperaturschwankungen anpassen, ohne sich von seiner Umgebung zu lösen. Schnelle Temperaturschwankungen können jedoch mechanische Spannungen verursachen, die zu Rissen in der keramischen Matrix oder zu Mikrorissen führen, die das Material dauerhaft beschädigen.

SiC lässt sich leicht in verschiedene Formen bringen, um in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt zu werden. Reaktionsgebundenes und gesintertes SiC sind beliebte Verfahren zur Herstellung von SiC, wobei jedes Verfahren sowohl seine Mikrostruktur als auch seine Festigkeitseigenschaften verändert. Reaktionsgebundenes SiC entsteht durch Infiltration von Mischungen aus SiC und Kohlenstoff mit geschmolzenem Silizium, das mit dem Kohlenstoff reagiert, um zusätzliches SiC zu erzeugen, wobei gleichzeitig erhebliche Mengen an amorphem Silizium entstehen.

RBSC-Verbundwerkstoffe enthalten keine groben SiC-Teilchen, was für ihre überlegene Temperaturwechselbeständigkeit verantwortlich sein könnte. Außerdem weisen sie im Vergleich zu vergleichbaren porösen SiC-Körpern eine höhere Einschnürung und weniger Siliziumtaschen auf; außerdem besitzen diese Materialien eine höhere Wärmeleitfähigkeit als kommerzielle silikonisierte umgewandelte Graphitmaterialien.

Hohe Zugfestigkeit

Die hohe Zugfestigkeit von Siliziumkarbid macht es ideal für mechanische Sensoren mit hoher Kraftempfindlichkeit, ebenso wie seine gute chemische Beständigkeit und die Verwendung in Umgebungen mit hohen Temperaturen. Darüber hinaus kann diese vielseitige und langlebige Keramik in poröser oder fester Form hergestellt werden; in festem Zustand findet sie Verwendung als feuerfeste oder thermostrukturelle Komponenten; außerdem wird sie in Öfen, Wärmetauschern und Energieumwandlungsgeräten eingesetzt und ist eine ideale Materialwahl für Pumpendichtungen/Körper/Düsen/Gewindeführungen/Gewindeführungen/Gewindeführungen/Gewindeführungen/Gewindeführungen/Gewindeführungen usw.

Li et al. haben reaktionsgebundene SiCs (RBSC) durch gleichmäßiges Dispergieren von gehackten Fasern in bimodaler Silika-Suspension hergestellt. Ihre Untersuchung zeigte, dass diese RBSCs mit steigender Wärmebehandlungstemperatur eine höhere Biege- und Bruchzähigkeit aufweisen als monolithische SiCs; ihre Zugfestigkeit nahm ebenfalls zu. Diese Festigkeit blieb auch nach thermischen Oxidationstests erhalten, was beweist, dass sie eingebettete a-SiC-Mikrostrukturen effektiv vor oxidativem Abbau bei hohen Temperaturen schützen.

Hohe Duktilität

Siliciumcarbid (SiC) ist ein künstliches kristallines Material mit sehr starken kovalenten Si-C-Bindungen, die es sowohl hart und spröde als auch chemikalienbeständig und temperaturstabil machen. Zu den Hauptverwendungszwecken von SiC gehören Halbleiterbauelemente, Elektrowerkzeuge und Leuchtdioden; darüber hinaus wird es häufig als strahlungsbeständiges Material in medizinischen Bildgebungsgeräten und Strahlenschutzanwendungen eingesetzt. SiC kann als Pulver oder in Form von dichten Materialien wie feuerfesten Materialien und porösen Filterkörpern mit hervorragender Strahlungsbeständigkeit erworben werden; darüber hinaus wird es auch in Verbundwerkstoffen mit keramischer Matrix verwendet, die sich durch eine hervorragende Zeitstandfestigkeit auszeichnen.

Die Duktilität von partikelverstärkten Siliciumcarbid/Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoffen kann durch die Optimierung ihrer Mikrostruktur erheblich verbessert werden. Die Pulvermetallurgie bietet eine Möglichkeit, dies zu erreichen. Durch Pulverisierungsprozesse können Bänder aus grobkörnigem SiCm, die mit ultrafeinen SiCsm-haltigen Körnern durchsetzt sind, eingebracht werden.

Für das Gießen von RBSCs wurde ein innovatives nichtwässriges Gelgießsystem entwickelt, das aus Phenolharz und Furfurylalkohol besteht und die mit Gelgießsystemen auf Acrylamidbasis verbundenen Probleme der Oberflächenabblätterung beseitigt. Infolgedessen weisen diese neuen RBSCs dank der starken Bindungen zwischen der SiC-Beschichtung und den MWCNTs eine hohe Mikrohärte und Zähigkeit auf.

Hohe Oxidationsbeständigkeit

Siliciumcarbid (SiC) zeichnet sich unter den meisten Keramiken durch eine außergewöhnliche Oxidationsbeständigkeit in Hochtemperaturumgebungen aus, da sich auf seiner Oberfläche eine Oxidschicht namens SiO2 bildet, die es vor weiteren Reaktionen mit oxidierenden Verbindungen schützt. Darüber hinaus profitiert SiC von der Beimischung von Elementen wie Chrom, Titan und Aluminium, die seine Korrosionsbeständigkeit weiter erhöhen.

Das Oxidationsverhalten von SiC wird sowohl durch die Art und Konzentration der Dotierstoffe als auch durch die Umgebung bestimmt. Die Dotierstoffe integrieren sich in energetisch nicht äquivalente quasi-hexagonale (h) oder quasi-kubische (k) C-Stellen in der Kristallstruktur; ihre Ionisierungsenergie beeinflusst auch das Oxidationsverhalten unter verschiedenen Umgebungsbedingungen.

SiC kann seine Oxidationsbeständigkeit durch die Verwendung eines EBC-Oxid-Minikomposits mit einer Mullitbeschichtung als anfängliches Infiltrationsmaterial erheblich verbessern, wobei diese Schicht als Infiltrationsbarriere zwischen EBC-Oxid und SiC-Substrat dient und somit dessen Oxidation verhindert - ein wesentlicher Faktor für die Erzielung einer hohen Oxidationsbeständigkeit für RBSC-Verbundwerkstoffe.