Siliziumkarbid (SiC) ist bekannt für seine außergewöhnlichen thermischen Eigenschaften, seine hohe mechanische Festigkeit und seine chemische Beständigkeit.
Die Temperaturgrenze für Siliziumkarbid wird durch seine Fähigkeit bestimmt, die strukturelle Integrität zu erhalten und chemischen Reaktionen bei hohen Temperaturen zu widerstehen.
Siliziumkarbid kann seine hohe mechanische Festigkeit bis zu 1.400 °C beibehalten.
An der Luft bildet es bei 1.200 °C eine schützende Siliziumoxidschicht, so dass es bis zu 1.600 °C verwendet werden kann.
Die obere Grenze der Stabilität liegt jedoch bei etwa 2.500 °C, und die Schmelztemperatur beträgt etwa 2.830 °C.
Diese Eigenschaften machen Siliciumcarbid zu einem wertvollen Werkstoff für Hochtemperaturanwendungen in verschiedenen Industriezweigen.
Die 5 wichtigsten Punkte erklärt: Was macht Siliziumkarbid ideal für Hochtemperaturanwendungen?
1. Hohe mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen
Siliziumkarbid behält seine hohe mechanische Festigkeit bis zu einer Temperatur von 1.400 °C bei, die deutlich höher ist als die vieler anderer Werkstoffe.
Dadurch eignet es sich für Anwendungen, die strukturelle Integrität bei extremen Temperaturen erfordern.
2. Chemische Beständigkeit und Oxidation
Siliciumcarbid ist gegen chemische Angriffe durch Säuren, Laugen und geschmolzene Salze bis zu 800°C beständig.
Bei 1.200°C bildet es eine schützende Siliziumoxidschicht, die seine Oxidationsbeständigkeit erhöht und den Einsatz bis zu 1.600°C ohne nennenswerte Beeinträchtigung ermöglicht.
3. Wärmeleitfähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit
Siliziumkarbid hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 120-270 W/mK, was für Hochtemperaturanwendungen entscheidend ist.
Seine geringe Wärmeausdehnung (4,0x10-6/°C) und seine hohe Temperaturwechselbeständigkeit machen es resistent gegen schnelle Temperaturschwankungen und verhindern die Bildung von Mikrorissen.
4. Obere Grenze der Stabilität und Schmelzpunkt
Obwohl Siliciumcarbid an der Luft bei über 1.600 °C oxidiert, liegt seine obere Stabilitätsgrenze bei etwa 2.500 °C.
Die Schmelztemperatur liegt bei ca. 2.830°C, was es zu einem der stabilsten Materialien bei sehr hohen Temperaturen macht.
5. Anwendungen in der Hochtemperaturindustrie
Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften wird Siliciumcarbid häufig in der Instrumenten-, Metallurgie-, Keramik-, Chemie- und Elektroindustrie eingesetzt.
Es wird als Auskleidungsblöcke und -steine für Hochöfen, Heizelemente in Elektroöfen und in Halbleiteröfen als Wafer-Tray-Träger und Paddles verwendet.
Siliziumkarbid-Elemente können bis weit über 1.316°C (2.400°F) eingesetzt werden und eignen sich daher für Strahlrohranwendungen über 1.093°C (2.000°F).
Reaktionsgebundene (RB) SiC-Strahlrohre werden für solche Hochtemperaturanwendungen empfohlen, obwohl sie aufgrund der Schwierigkeiten bei der Herstellung geeigneter Dichtungsflansche Herausforderungen bei der Herstellung darstellen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Fähigkeit von Siliziumkarbid, eine hohe mechanische Festigkeit aufrechtzuerhalten, chemischen Reaktionen zu widerstehen und extremen Temperaturen zu widerstehen, es zu einem idealen Material für verschiedene Hochtemperaturanwendungen macht.
Seine Wärmeleitfähigkeit, seine Temperaturwechselbeständigkeit und sein hoher Schmelzpunkt machen es noch geeigneter für den Einsatz in Branchen, in denen Materialien unter schwierigen Bedingungen zuverlässig funktionieren müssen.
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