I componenti in carburo di silicio (SiC) sono materiali versatili noti per le loro eccezionali proprietà meccaniche e termiche.
Questi componenti sono utilizzati in diverse applicazioni, tra cui elementi di riscaldamento, apparecchiature per la lavorazione dei wafer e componenti di turbine.
Ciò è dovuto alla loro elevata conducibilità termica, alla resistenza agli shock termici e all'usura.
Il SiC è un materiale ceramico composto da silicio e carbonio, che offre un'elevata conducibilità elettrica e la capacità di resistere a temperature estreme.
5 punti chiave spiegati
Composizione e struttura
Composizione chimica: Il SiC è un composto di silicio e carbonio, noto come carborundum.
È un materiale ceramico con una struttura reticolare costituita da legami tra tetraedri di carbonio e atomi di silicio.
Durezza e resistenza: Grazie ai suoi forti legami covalenti, il SiC possiede una durezza e una resistenza meccanica notevoli, che si avvicinano a quelle del diamante.
Processi di produzione
Ricristallizzazione: Gli elementi riscaldanti in SiC sono prodotti fondendo grani di carburo di silicio di elevata purezza a temperature superiori a 2150°C, un processo noto come ricristallizzazione.
Deposizione chimica da vapore (CVD): KinTek utilizza un processo CVD in massa per produrre componenti SiC cubici beta solidi di elevata purezza (>99,9995%).
Questo metodo garantisce una resistenza chimica, una conducibilità termica e una resistenza agli shock termici superiori.
SiC legato per reazione: Realizzato infiltrando compatti di SiC e carbonio con silicio liquido, che reagisce con il carbonio per formare carburo di silicio, legando insieme le particelle.
SiC sinterizzato: Prodotto da polvere di SiC pura con coadiuvanti di sinterizzazione non ossidati, utilizzando processi di formatura ceramica convenzionali e sinterizzando in atmosfera inerte ad alte temperature.
Proprietà termiche
Conducibilità termica: Il SiC ha una conducibilità termica di 120-270 W/mK, che lo rende altamente efficiente nella conduzione del calore.
Espansione termica: Con un coefficiente di espansione termica di 4,0x10-6/°C, il SiC presenta una bassa espansione termica, vantaggiosa per ridurre al minimo lo stress termico e mantenere l'integrità strutturale in caso di variazioni di temperatura.
Resistenza agli shock termici: La capacità del SiC di resistere a rapidi sbalzi di temperatura senza subire danni è dovuta all'elevata conduttività termica e alla bassa espansione termica.
Proprietà elettriche
Conducibilità elettrica: Il SiC ha un'elevata conducibilità elettrica, che lo rende adatto agli elementi riscaldanti e ad altre applicazioni elettriche.
Resistività elettrica: Il SiC CVD è disponibile in gradi di resistività elettrica bassi (<10 Ohm-cm) e alti (>1.000 Ohm-cm), per soddisfare le diverse esigenze elettriche.
Applicazioni
Elementi di riscaldamento: Il SiC è ampiamente utilizzato per gli elementi riscaldanti grazie alla sua elevata conducibilità elettrica e alla capacità di resistere a temperature estreme.
Apparecchiature per il trattamento e la manipolazione dei wafer: I componenti in SiC di elevata purezza sono utilizzati nelle apparecchiature per la lavorazione dei wafer per la loro superiore resistenza chimica e le loro proprietà termiche.
Componenti per turbine: La resistenza all'usura, la forza alle alte temperature e la resistenza agli shock termici rendono il SiC adatto ai componenti delle turbine in ambienti ad alta temperatura.
Proprietà meccaniche
Resistenza all'usura: Il SiC ha un'elevata resistenza all'usura, che lo rende ideale per le applicazioni in cui l'abrasione è un problema.
Resistenza alle alte temperature: Il SiC mantiene la sua resistenza meccanica alle alte temperature, caratteristica fondamentale per le applicazioni ad alta temperatura.
In sintesi, i componenti in SiC sono materiali altamente versatili con eccezionali proprietà meccaniche e termiche.
La loro capacità di sopportare le alte temperature, di resistere all'usura e di condurre il calore in modo efficiente li rende adatti a un'ampia gamma di applicazioni in settori quali l'elettronica, l'aerospaziale e l'automotive.
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