Apakah seramik silikon karbida (SiC)?

Sejak akhir abad ke-19, sebatian silikon dan karbon ini—yang dikenali sebagai seramik karbid silikon (SiC)—telah berkembang daripada serbuk penggosokan menjadi bahan teras bagi kejuruteraan berprestasi tinggi. Hari ini, seramik karbid silikon tidak tergantikan dalam pelbagai industri, daripada semikonduktor dan elektronik hingga aeroangkasa, automotif, tenaga, dan pemprosesan kimia.

Apakah silikon karbida? Secara saintifiknya, ia adalah sebatian silikon karbida yang terikat secara kovalen dengan formula kimia SiC, mempamerkan struktur kristal unik yang boleh wujud dalam polimorf berbeza (3C, 4H, 6H). Kekerasan tinggi (Mohs 9.5), ketumpatan rendah (~3.1 g/cm³), titik lebur tinggi (~2,700 °C), dan kekonduksian terma yang cemerlang menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi yang menuntut di mana logam atau plastik gagal.

Di Zhihao Ceramics, kami menyediakan komponen karbida silikon yang direka khas mengikut spesifikasi pelanggan, memberikan ketepatan, konsistensi dan kebolehpercayaan yang tiada tandingan.

Langkau ke

Kelebihan | Permohonan | Gred Bahan | Ciri-ciri | Kajian Kes | Pemprosesan | FAQ | Berkaitan

Seramik Karbida Silikon - Bahan Seramik Lanjutan - Seramik Zhihao

Kelebihan Seramik Karbida Silikon

Gabungan unik sifat mekanikal, terma dan elektrik membezakan SiC dalam bidang seramik teknikal.

Kekerasan Vickers silikon karbida adalah kira-kira 22 GPa, hampir dengan kekerasan intan dan boron nitrida kubik. Ini menjadikan SiC pilihan ideal untuk komponen tahan haus, penyegel, dan bahan abrasif.

Karbit silikon biasanya mempunyai ketumpatan antara 3.02 hingga 3.15 g/cm³, menawarkan kekuatan luar biasa tanpa berat berlebihan – satu kelebihan penting dalam sistem aeroangkasa dan automotif.

Konduktiviti terma silikon karbida melebihi 100 W/m·K, menjadikannya bahan yang sangat baik untuk penukar haba, lempung semikonduktor, dan substrat elektronik kuasa.

Garis tengah pengembangan termal kira-kira 4 × 10⁻⁶/K (CTE SiC) memastikan kestabilan dimensi yang sangat baik, walaupun di bawah kejutan termal dan fluktuasi suhu.

Tahan terhadap asid, garam dan kebanyakan bahan kimia, sambil membentuk filem pelindung SiO₂ pada suhu melebihi 1,300 °C untuk menahan pengoksidaan.

Sifat elektrik silikon karbida membolehkannya digunakan sebagai semikonduktor jurang lebar, menjadikannya sangat sesuai untuk peranti elektronik berkuasa tinggi dan suhu tinggi.

Gabungan kekerasan, kekuatan dan ketahanan kakisan menjadikannya produk karbida silikon jauh mengatasi logam dan polimer dalam persekitaran yang keras.

Aplikasi Industri

Penggunaan silikon karbida merangkumi pelbagai industri kerana sifatnya yang luar biasa:

Dalam sektor aeroangkasa, aplikasi silikon karbida merangkumi komponen turbin, bahagian enjin dan sistem perlindungan terma. Kebolehannya menahan suhu tinggi dan sifatnya yang ringan menjadikannya pilihan ideal untuk persekitaran yang mencabar ini. Seramik silikon karbida juga digunakan dalam sistem perlindungan zirah untuk kenderaan dan personel, kerana kekerasan luar biasa dan ciri ringan mereka.

Sifat semikonduktor silikon karbida telah merevolusikan elektronik kuasa. Berbanding dengan semikonduktor silikon tradisional, teknologi silikon karbida membolehkan penukaran kuasa yang lebih cekap, frekuensi operasi yang lebih tinggi, dan pengurusan terma yang unggul. Ini menjadikannya sangat berharga untuk penukar arus, penukar, dan bekalan kuasa dalam aplikasi tenaga.

Dalam persekitaran perindustrian, produk karbida silikon seperti muncung, penyegel, galas dan alat pemotong mempamerkan ketahanan haus yang luar biasa dan jangka hayat perkhidmatan yang panjang. Kekerasan bahan ini dan sifat kimia yang tidak reaktif menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi yang menuntut ini.

Industri automotif menggunakan silikon karbida (SiC) dalam cakera brek, komponen klac dan penapis seramik. Dalam kenderaan elektrik, semikonduktor silikon karbida amat penting untuk sistem kawalan kuasa, meningkatkan kecekapan dan mengurangkan penghasilan haba.

Dalam pembuatan semikonduktor, seramik silikon karbida digunakan untuk alat pemprosesan wafer, penderia, dan komponen tahan plasma. Kebersihan bahan ini, kestabilan terma, dan ketahanannya terhadap plasma menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi kritikal ini.

Tiub karbida silikon, penukar haba dan ruang tindak balas menunjukkan ketahanan kakisan yang luar biasa dalam persekitaran pemprosesan kimia. Bahan ini menahan asid korosif, alkali dan suhu tinggi di mana logam akan cepat terurai.

Ketahanan terhadap radiasi dan kestabilan pada suhu tinggi silikon karbida menjadikannya sesuai untuk aplikasi nuklear, termasuk pelindung bahan api dan komponen struktur dalam reka bentuk reaktor lanjutan.

Jenis-jenis seramik karbida silikon

Di Zhihao, kami menyediakan pelbagai bahan karbida silikon berprestasi tinggi yang dioptimumkan untuk aplikasi khusus bagi memenuhi keperluan kejuruteraan yang pelbagai:

Seramik karbid silikon tersinter tanpa tekanan (SSIC)

Seramik karbid silikon tersinter tanpa tekanan (SSiC) adalah seramik struktur berprestasi tinggi yang dihasilkan melalui proses sintering suhu tinggi tanpa tekanan. Bahan utama penyusunnya ialah serbuk karbid silikon berkepekaan tinggi. Oleh kerana proses sintering ini tidak memerlukan pengikat logam mahupun tekanan luaran, seramik ini mencapai ketulenan dan ketumpatan yang amat tinggi, sekali gus mempamerkan sifat keseluruhan yang cemerlang. Bahan ini banyak digunakan dalam persekitaran yang sangat keras kerana kekuatan mekanikalnya yang luar biasa, ketahanan terhadap keausan, dan ketahanan terhadap kakisan.

Ciri-ciri utama

  • Kekerasan dan ketahanan haus yang sangat tinggi
  • SSiC mempunyai kekerasan Mohs hampir 9.5, kedua tertinggi selepas intan dan boron nitrida kubik, serta mempamerkan ketahanan haus yang luar biasa. Ia sangat sesuai digunakan dalam persekitaran yang dicirikan oleh geseran tinggi dan keausan tinggi.
  • Kekuatan mekanikal unggul: Mempunyai kekuatan lenturan dan kekuatan mampatan yang tinggi, mengekalkan sifat mekanikal yang stabil walaupun pada suhu tinggi.
  • Ketahanan suhu tinggi: Mampu beroperasi secara berterusan pada suhu melebihi 1600°C dalam persekitaran udara dan atmosfera inert.
  • Ketahanan kakisan unggul: Menunjukkan ketahanan cemerlang terhadap asid pekat, alkali pekat dan kebanyakan pelarut organik, menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam persekitaran korosif.
  • Sifat terma unggul: kekonduksian terma tinggi, pekali pengembangan terma rendah, ketahanan cemerlang terhadap kejutan terma, dan ketahanan terhadap retakan akibat perubahan suhu secara tiba-tiba.
  • Kekuatan tinggi dan penebat elektrik: Proses sintering tanpa tekanan menghapuskan pengenalan kekotoran logam, sekali gus mencapai ketulenan bahan yang tinggi sambil mengekalkan sifat penebat elektrik yang cemerlang.

Aplikasi tipikal

  • Penyegel mekanikal: Cincin penyegel dan lengan penyegel dalam pam dan pemampat
  • Peralatan loji kimia: paip tahan kakisan, muncung dan lapisan injap
  • Industri semikonduktor dan elektronik: pembawa suhu tinggi, tiub dan lapisan pelindung tanur
  • Komponen tahan haus: galas, lapisan pelindung tahan haus dan muncung pasir
  • Tenaga dan Perlindungan Alam Sekitar: komponen ketuhar industri fotovoltaik, lapisan dalam pembakar sisa

Proses Pengeluaran

Seramik karbida silikon yang disinter tanpa ditekan dihasilkan daripada serbuk SiC berkepekaan tinggi, yang dibentuk ke dalam acuan dengan penambahan bahan tambahan sintering yang minimum sebelum menjalani sintering tanpa ditekan pada suhu melebihi 2000°C. Proses ini menghasilkan struktur padat yang hampir mencapai ketumpatan teori dengan butiran halus yang sekata, sekali gus memastikan sifat menyeluruh yang cemerlang.

Seramik Karbida Silikon yang Disinter Reaksi (SISiC)

Seramik karbid silikon yang disinter secara reaksi (SISiC) merupakan bahan seramik berprestasi tinggi yang dihasilkan daripada serbuk karbid silikon (SiC) dan sumber karbon. Silikon cecair meresap ke dalam badan hijau pada suhu tinggi, bertindak balas untuk membentuk silikon karbida baru. Berbanding silikon karbida yang disinter tanpa tekanan (SSiC), SISiC menawarkan suhu pengeluaran yang lebih rendah dan pemprosesan yang lebih fleksibel, membolehkan pembuatan komponen struktur yang besar dan kompleks. Oleh itu, ia mempunyai pelbagai aplikasi industri.

Ciri-ciri utama

  • Kekerasan tinggi dan ketahanan haus: SiC mempunyai kekerasan luar biasa (kira-kira 9 pada skala Mohs) dan ketahanan haus yang cemerlang, menjadikannya sesuai untuk aplikasi geseran dan haus.
  • Kekuatan mekanikal yang tinggi: SiC mempamerkan kekuatan lenturan dan kekuatan mampatan yang sangat baik. Walaupun lebih rendah berbanding SSiC, ia memenuhi keperluan kebanyakan aplikasi perindustrian.
  • Ketahanan kakisan yang cemerlang: SiC kekal stabil dalam kebanyakan medium berasid dan alkali serta mempamerkan ketahanan pengoksidaan yang luar biasa, menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam industri kimia.
  • Sifat terma unggul: SiC mempamerkan pekali pengembangan terma yang rendah, kekonduksian terma yang tinggi, dan ketahanan kejutan terma yang cemerlang, membolehkan operasi stabil dalam keadaan suhu tinggi.
  • Mampu menghasilkan struktur kompleks: proses sintering reaksi boleh menghasilkan komponen besar ber dinding nipis dengan geometri rumit tanpa memerlukan peralatan pemanasan tekanan tinggi yang mahal.

Aplikasi tipikal

  • Penyegel mekanikal dan komponen pam: cincin penyegel, bushing, impeller pam
  • Peralatan loji kimia: lapisan pelindung tahan kakisan, injap, muncung
  • Peralatan termal: perkakas tanur, lapisan relau, penyokong
  • Tenaga: Komponen tahan haus dan tahan kakisan untuk stesen janakuasa angin, haba dan nuklear
  • Industri metalurgi: muncung, pelapik saluran keluli dan galas gelangsar

Proses Pengeluaran

Proses penyediaan karbida silikon yang disinter reaksi biasanya melibatkan:

  1. Campurkan serbuk karbida silikon dengan sumber karbon untuk membentuk badan hijau;
  2. Silikon cecair penembusan suhu tinggi;
  3. Silikon cecair bertindak balas dengan karbon untuk membentuk silikon karbida baru, memadatkan badan hijau.

Kelebihan kaedah ini termasuk proses yang mudah, suhu sintering yang rendah, pengecutan dimensi yang minimum, dan keupayaan untuk menghasilkan komponen besar dan kompleks hampir dalam bentuk akhir. Walau bagaimanapun, disebabkan kehadiran silikon sisa, ketahanan pada suhu tinggi dan rintangan oksida adalah sedikit lebih rendah berbanding SSiC.

Sifat Utama Karbida Silikon

Kinerja Unit Karbid silikon tanpa tekanan Karbit silikon jenis tindak balas Nitrida silikon
Warna —— kelabu gelap kelabu gelap kelabu gelap
ketumpatan g/cm³ 3.15 3.02 3.2
Porositi % ≤0.1 ≤0.1 ——
Kekerasan GPa 22 22 15
Kekuatan mampatan Megapascal 2600 2600 2500
Kekuatan lenturan Megapascal 400 250 700
Modulus keanjalan GPa 410 330 300
Suhu operasi maksimum ℃ 1400 1000 1100
Konduktiviti terma W/m·K 100~120 45 (1200°C) 15~20
Garis tengah pengembangan termal 1 oleh 10-6darjah Celsius 4 4.5 3

Angka di atas mewakili ciri-ciri bahan tipikal dan mungkin berbeza bergantung kepada konfigurasi produk dan proses pembuatan. Untuk maklumat lanjut, sila hubungi kami.

Sifat Kimia Bahan Karbida Silikon

Apabila suhu dalam reaksi oksigen mencapai 1300°C, lapisan pelindung silikon dioksida terbentuk pada permukaan kristal silikon karbida. Apabila lapisan pelindung ini menebal, silikon karbida di dalamnya terlindung dan terus berikatan, memberikan ketahanan kimia yang sangat baik kepada silikon karbida kristal. Dari segi ketahanan kakisan, bahan SiC menunjukkan ketahanan asid yang tinggi disebabkan filem silikon dioksida pelindung, tetapi menunjukkan ketahanan alkali yang rendah.

Kajian Kes Aplikasi Seramik Karbida Silikon

Seramik silikon karbida (SiC) berprestasi tinggi menggabungkan kekerasan yang luar biasa, kekonduksian terma yang cemerlang, ketahanan haus yang istimewa dan kestabilan kimia yang unggul, menjadikannya salah satu bahan seramik paling maju untuk aplikasi industri yang menuntut. Dengan titik lebur yang tinggi, pengembangan terma yang rendah dan keupayaan menahan persekitaran ekstrem, seramik silikon karbida adalah pilihan ideal bagi industri yang memerlukan ketahanan, kecekapan dan jangka hayat perkhidmatan yang panjang.

Guna utama seramik karbida silikon:

  • Penyegel mekanikal dan galas
  • Komponen aerokosmik
  • Crucible karbida silikon
  • Pembawa dan substrat lempung semikonduktor
  • Komponen automotif
  • Tenaga Nuklear dan Aplikasi Tenaga
  • Abrasif dan alat pemotong (emery)
  • Penukar haba dan tiub
  • Elektronik dan penebat elektrik
  • Komponen seramik presisi buatan khas
Bushing seramik nitrida silikon
Bushing Seramik Karbida Silikon yang Dipanggang dengan Reaksi - Seramik Karbida Silikon - Seramik Zhihao

Pemprosesan Seramik Karbida Silikon

Seramik silikon karbida (SiC) terkenal dengan kekerasan yang luar biasa, kekonduksian terma yang tinggi dan ketahanan haus yang cemerlang, menjadikannya antara seramik teknikal paling mencabar untuk diproses. Di Zhihao Ceramics, kami menawarkan perkhidmatan pemesinan silikon karbida yang komprehensif, memberikan ketepatan, prestasi dan kebolehpercayaan terkemuka dalam industri.

Semasa proses pemesinan, kami menggunakan teknik penggilingan berlian canggih, pelapisan tepat dan pemolesan halus untuk mencapai toleransi pada tahap mikrometer dan kemasan permukaan yang luar biasa. Keupayaan ini membolehkan kami memenuhi keperluan ketepatan struktur dan kualiti permukaan yang ketat bagi segel mekanikal, substrat semikonduktor, kraf, penukar haba dan komponen aeroangkasa.

Dengan bertahun-tahun kepakaran teknikal dan peralatan canggih, Da Ceramics bukan sahaja membekalkan komponen karbida silikon yang disatukan tetapi juga membangunkan rakitan kompleks khusus yang disesuaikan dengan keperluan industri tertentu, memastikan kebolehpercayaan yang tinggi dan jangka hayat yang panjang di bawah keadaan operasi yang melampau.

Pengisaran dan pemesinan CNC

Pemesinan CNC, pembentukan dan penggilingan, dengan toleransi sehingga tahap mikrometer.

Pengisaran dan pengamplasan

Pengamplasan permukaan menghasilkan permukaan yang licin dan kemasan gred optik.

Pemprosesan laser substrat seramik

Pemotongan laser seramik

Pengeboran dan pemotongan laser untuk geometri kompleks.

Perkakasan Sambungan Brazing Logam dan Seramik - 600x600

Pemetalan dan pengelasan

Pemetalan untuk penyolderan seramik ke logam (Mo/Mn, W).

Soalan Lazim

Karbit silikon (SiC) adalah sebatian sintetik silikon dan karbon yang terkenal dengan kekerasan luar biasa, kestabilan terma dan ketahanan kimia. Ia jarang ditemui dalam alam sebagai mineral moissanite, tetapi dihasilkan secara meluas untuk aplikasi industri. Definisi karbit silikon merangkumi kedua-dua sebatian ringkas dan bahan seramik canggih yang diperoleh daripadanya.

Ya, silikon karbida adalah bahan seramik, khususnya seramik teknikal lanjutan. Tidak seperti seramik tradisional berasaskan tanah liat, silikon karbida tergolong dalam kelas bahan yang dikenali sebagai seramik “lanjutan”, “jurutera” atau “teknikal”, yang dicirikan oleh sifat mekanikal, terma dan elektrik yang luar biasa.

Karbit silikon mempunyai pelbagai aplikasi, termasuk bahan penggosok, bahan tahan api, lapisan zirah seramik, elektronik semikonduktor, elemen pemanas, dan komponen suhu tinggi. Aplikasi khusus merangkumi meterai mekanikal, alat pemotong, komponen tanur, peralatan elektronik kuasa, dan bahagian tahan haus dalam mesin perindustrian.

karbida silikonIa dihasilkan melalui pelbagai proses. Kaedah Acheson tradisional melibatkan pemanasan pasir silika dan karbon dalam relau elektrik pada suhu melebihi 2200°C. Bagi bahan berkepekaan lebih tinggi, pengendapan wap kimia (CVD) digunakan. Untuk menghasilkan pepejalSeramik karbida silikonSerbuk dibentuk menjadi bentuk dan disinter pada suhu tinggi (2000–2200°C) untuk mencapai pemadatan.

Sifat elektrik silikon karbida berbeza dengan ketara. SiC tulen adalah semikonduktor elektrik dengan jurang larangan kira-kira tiga kali ganda silikon. Walau bagaimanapun, kekonduksian elektrik silikon karbida boleh diubah melalui doping dengan unsur tertentu. Sesetengah gred bersifat konduktif, manakala yang lain bersifat penebat. Kekonduksian elektrik silikon karbida menjadikannya sangat berharga untuk peranti elektronik yang beroperasi pada suhu tinggi, frekuensi tinggi, atau tahap kuasa tinggi.

Karbid silikon amat keras, dengan kekerasan Mohs 9.2–9.5, sedikit di bawah intan (10) dan karbid boron (9.5+). Kekerasannya diukur sekitar 2500–2800 kgf/mm² (Vickers), menjadikannya salah satu bahan paling keras yang boleh didapati secara komersial. Kekerasan luar biasa ini menyumbang kepada ketahanannya yang cemerlang terhadap keausan dan abrasi.

Karbit silikon mempunyai kekuatan mekanikal yang luar biasa, dengan kekuatan lenturan biasanya antara 300 dan 600 MPa. Ia mengekalkan kekuatan ini pada suhu tinggi – pada 1400°C, ia mengekalkan kira-kira 85% kekuatan pada suhu bilik. Gabungan kekuatan karbit silikon dengan ketumpatan yang relatif rendah menghasilkan nisbah kekuatan-ke-berat yang cemerlang berbanding logam dan seramik lain.

Cadangan Produk Berkaitan

Seramik nitrida aluminium

Seramik nitrida aluminium

Seramik nitrida silikon

Seramik nitrida silikon

Pakar Pembuatan Seramik Lanjutan

Mengapa memilih kami untuk pengeluaran seramik karbida silikon?

  • Kepakaran bahan – Pemahaman mendalam tentang sifat SiC memastikan penyelesaian optimum.
  • Pengilangan Canggih – Penggilingan dan pemolesan tepat, mencapai ketepatan pada tahap mikrometer.
  • Kustomisasi – daripada komponen piawai hingga rakaman kompleks.
  • Pastian kualiti – ujian ketat untuk kebolehpercayaan dan prestasi.
  • Pengaruh global – dipercayai di seluruh industri di seluruh dunia.

Hubungi hari ini kami

Sedia untuk menghidupkan reka bentuk seramik anda?
Sila hubungi Zhihao Ceramics untuk penyelesaian pemprosesan seramik khusus yang memenuhi piawaian tertinggi bagi aplikasi anda.