Siliziumkarbid (SiC) stellt trotz seiner vorteilhaften Eigenschaften wie hohe Wärmeleitfähigkeit, geringe Wärmeausdehnung und außergewöhnliche Härte einige Herausforderungen dar. Zu den wichtigsten Herausforderungen gehören die Schwierigkeiten bei der Herstellung, die Empfindlichkeit gegenüber Temperaturschocks und die Notwendigkeit spezieller Verarbeitungstechniken.
Schwierigkeiten bei der Herstellung:
Siliziumkarbid ist extrem hart, was die Herstellung von Präzisionsteilen schwierig macht. Herkömmliche Bearbeitungsmethoden sind aufgrund der Härte des Materials nicht effektiv. Wie bereits erwähnt, muss die Herstellung von Präzisionsteilen aus CVD-SiC mit Diamantschleiftechniken erfolgen. Dieser Prozess ist nicht nur zeitaufwändig, sondern auch teuer, da die Diamantwerkzeuge sehr teuer sind und Energie für das Schleifen benötigt wird. Darüber hinaus erfordern die elektrischen Eigenschaften von SiC, insbesondere sein geringer elektrischer Widerstand, den Einsatz spezieller Techniken wie der Funkenerosion (EDM) zur Herstellung feiner Strukturen. Dies erhöht die Komplexität und die Kosten der Herstellung von SiC-Komponenten.Empfindlichkeit gegenüber Temperaturschocks:
Obwohl SiC eine hohe Wärmeleitfähigkeit (120-270 W/mK) und eine geringe Wärmeausdehnung (4,0x10-6/°C) aufweist, was im Allgemeinen zu seiner Temperaturwechselbeständigkeit beiträgt, können rasche Temperaturschwankungen dennoch thermische Spannungen hervorrufen, die zu Mikrorissen führen. Diese Empfindlichkeit gegenüber Wärmeschocks muss bei Anwendungen, die eine schnelle Erwärmung oder Abkühlung erfordern, sorgfältig berücksichtigt werden. Die schützende Siliziumoxidschicht, die sich bei hohen Temperaturen bildet, kann dazu beitragen, dieses Problem zu mildern, ist aber keine vollständige Lösung. Ingenieure müssen Komponenten mit allmählichen Temperaturübergängen entwerfen, um Schäden zu vermeiden, was die Betriebsflexibilität von SiC-Komponenten einschränken kann.
Spezialisierte Verarbeitungstechniken:
