Kiselkarbid (SiC) är en extremt hård och stark icke-oxidkeramik med unika termiska och elektroniska egenskaper, t.ex. överlägsen slitstyrka. SiC har länge använts som eldfast infodringsmaterial i ugnar samt som slitstarka delar i pumpar och raketmotorer.
På grund av sin utmärkta oxidationsbeständighet och hållfasthet vid höga temperaturer är SiC ett attraktivt material för keramiska matriskompositer. Sådana monolitiska SiC-material kan bidra till att förlänga körsträckan för elfordon och förbättra växelriktarens effektivitet.
Hållfasthet vid höga temperaturer
SiC har en exceptionellt hög drag- och tryckhållfasthet vid rumstemperatur, vilket gör det idealiskt för applikationer som måste tåla mekanisk stress och tryck. Dessutom bidrar dess robusta natur till att förhindra deformation under tryck - vilket gör SiC till ett utmärkt materialval i krävande miljöer.
Kiselkarbid, en syntetiskt framställd kristallin förening bestående av kisel och kol med Mohs hårdhetsgrad 9, är ett extremt hårt och hållbart syntetiskt framställt kristallint material som är effektivt att använda som slipmaterial eller lagermaterial för slipskivor samt i infodringar för industriugnar.
Kiselkarbidens kombination av hårdhet, strukturell stabilitet och låg termisk expansion gör det till ett attraktivt material för komponenter inom flyg- och rymdindustrin som måste klara återinträde i atmosfären och höga temperaturer. Dessutom gör dess högtemperaturhållfasthet och oxidationsbeständighet att det är viktigt i raketmotorer, återinträdesfarkoster för rymdfarkoster och jetmotormunstycken.
Keramiska matriskompositer (CMC) tillverkade av kiselkarbidförstärkningar och matriser är ett utmärkt val för industriella och militära applikationer som kräver starka, styva lättviktsmaterial som tål höga temperaturer och oxidation. Dessa CMC har inte bara exceptionell drag- och tryckhållfasthet utan uppvisar också ett enastående tribologiskt beteende och hög skadetolerans vid förhöjda temperaturer.
Motståndskraft mot höga temperaturer
Kiselkarbid (SiC) är en exceptionellt hård, syntetiskt framställd kristallin förening av kisel och kol som har en extremt hård Mohs-hårdhetsgrad på 9, vilket övertrumfar både diamant och borkarbid när det gäller materialhårdhet. På grund av sin styrka, slitstyrka, kemiska inertitet och kemiska inertitet har SiC blivit ett utmärkt materialval för användning i eldfasta infodringar, slipskivor och skärverktyg; dessutom har dess enastående värmeutvidgningskoefficient och elektriska ledningsförmåga gjort att det används i stor utsträckning i komponenter som finns i industriugnar, raketmotorer och halvledarelektronikkomponenter.
Tack vare sin förmåga att motstå plötsliga temperaturförändringar, så kallade termiska chocker, är keramik ett idealiskt material för komponenter som arbetar i tuffa miljöer där korrosion och slitage är vanligt, inklusive säkerhetsrelevanta komponenter som finns i elfordon som måste klara mycket höga spänningar samtidigt som de måste motstå kraftiga termiska påfrestningar vid användning.
Tillverkare av eldfast keramik använder flera olika tekniker för att producera kiselkarbidgöt och pulver, innan de noggrant väljs ut av kvalificerade arbetare för specifika tillämpningar. Nyligen har innovativa vetenskapliga arbeten utforskat alternativa kolkällor som en källa till SiC-produktion för att öka tillgängligheten för tekniska keramiska applikationer.
Termisk stabilitet
Kiselkarbidens kristallina struktur gör att den motstår spröda brott och bibehåller styrkan under tryck, liksom dess utmärkta termiska stabilitet, vilket gör den till en ovärderlig komponent i applikationer som ugnsladdningsplattor, kopplingar och bromsskivor. Dessutom förhindrar den låga värmeutvidgningskoefficienten dimensionsförändringar som orsakas av temperaturvariationer, vilket gör det till ett mycket rekommenderat material för komponenter som måste tåla extrema miljöer, t.ex. laddningsplattor för ugnar.
Kiselkarbidkeramik är bland de hårdaste icke-oxidkeramer som människan känner till och har en hårdhet på 32 GPa - vilket placerar den bland de hårdaste materialen på jorden. Deras seghet demonstreras ytterligare av ett Young's modulvärde på 440 GPa som belyser deras styvhet och förmåga att behålla formen under stress.
Moissanite, den naturligt förekommande formen av kiselkarbid, finns endast i mycket små mängder i vissa meteorit- och korundfyndigheter, kimberlit eller meteoriter. Därför är den mesta kiselkarbid som säljs i handeln syntetisk; antingen producerad genom att pulver blandas med kol eller kiselmetallpulver och reagerar eller genom enbart sintring (med borkarbid som sintringshjälpmedel).
Elektrisk konduktivitet
Kiselkarbid (SiC) erbjuder överlägsen kemisk stabilitet i tuffa industriella miljöer. Detta material står emot korrosion och nötning samt angrepp från syror, lut och andra aggressiva kemikalier.
SiC har en exceptionell Young-modul på över 400 GPa, vilket gör den extremt motståndskraftig mot spänningsinducerad deformation och gör den perfekt för applikationer som involverar höga krafter och temperaturer, som keramiska plattor för fordonsindustrin som skyddar bromsar och kopplingar eller komponenter för flygindustrin.
Tack vare sin unika struktur och liknande atomradier som diamant har diamantit utmärkt elektrisk ledningsförmåga - vilket gör den till en tänkbar ersättning för kiselbaserade halvledarkomponenter med högre spänningskrav.
Moissanite finns naturligt, men det mesta av det material som används för tillverkning är syntetiskt. Reaktionsbindning eller sintring är två produktionsmetoder som producerar SiC, där reaktionsbindning har högre kristallin kvalitet än sintring för ökad kontroll över produktegenskaperna.
Låg värmeledningsförmåga
Kiselkarbid (SiC) är en halvledare med brett bandgap och ett hårt material som består av kisel- och kolatomer. Förekommer naturligt som mineralet moissanite i naturen och tillverkas sedan 1893 som pulver eller kristall för industriellt bruk som slipmedel eller dopat med kväve eller fosfor för att bilda en halvledare av n-typ, eller dopat med aluminium, bor gallium beryllium dopningsmedel för att bilda halvledare av p-typ.
SiC är oöverträffat i hårdhet och kemisk beständighet och överträffar till och med diamant och kubisk bornitrid (CBN) när det gäller slitstyrka i krävande miljöer. Dessutom är SiC-komponenternas strukturella integritet under mekanisk påfrestning oöverträffad, vilket gör att de klarar högre trycknivåer utan att deformeras eller kollapsa under tryck.
Kolkiselkarbidens kombination av unika egenskaper gör den till en oumbärlig strukturkeramik för industrier som kräver maximal prestanda och tillförlitlighet, t.ex. glidringar, lager och pumphjul som används inom petrokemisk industri och kemiteknik, kvarnar, krossar och slipskivor som kräver material som kan motstå höga påfrestningar under långa perioder samtidigt som de bibehåller strukturell integritet och funktionalitet.
Swedish 
English