Siliciumcarbid (SiC) kann seine mechanische Festigkeit und strukturelle Integrität bis zu einer Temperatur von 1600 °C beibehalten.
Diese Hochtemperaturbeständigkeit ist auf seine starken Kristallgitterbindungen und die Bildung einer schützenden Siliziumoxidschicht bei hohen Temperaturen zurückzuführen.
Widerstandsfähigkeit bei hohen Temperaturen
Siliciumcarbid besteht aus Tetraedern aus Kohlenstoff- und Siliciumatomen, die im Kristallgitter starke Bindungen eingehen.
Diese Struktur macht SiC zu einem sehr harten und festen Material, das seine mechanische Festigkeit auch bei extrem hohen Temperaturen beibehalten kann.
Das Material wird von Säuren, Laugen oder geschmolzenen Salzen bis zu 800 °C nicht angegriffen.
Oberhalb dieser Temperatur, an der Luft, bildet SiC bei 1200°C eine schützende Siliziumoxidschicht, die eine Verwendung bis zu 1600°C ohne Festigkeitsverlust ermöglicht.
Diese Schutzschicht wirkt als Barriere gegen weitere Oxidation und Zersetzung bei hohen Temperaturen.
Wärmeleitfähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit
SiC weist auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, die zwischen 120 und 270 W/(m∙K) liegt und dazu beiträgt, dass es hohen Temperaturen standhalten kann.
Diese hohe Wärmeleitfähigkeit trägt dazu bei, dass die Wärme schnell abgeleitet wird und die thermischen Spannungen, die zu einem Materialversagen führen könnten, reduziert werden.
Außerdem hat SiC einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (4,0x10-6/°C), der geringer ist als der der meisten anderen Halbleitermaterialien.
Diese geringe thermische Ausdehnung erhöht die Temperaturwechselbeständigkeit, d. h., das Material kann schnelle Temperaturschwankungen aushalten, ohne Schaden zu nehmen.
Anwendungen und Bedeutung
Die einzigartige Kombination aus Hochtemperaturbeständigkeit, hoher Wärmeleitfähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit macht SiC zu einem idealen Material für verschiedene Hochtemperaturanwendungen.
Es wird häufig in Halbleiteröfen, Heizelementen für Elektroöfen und in Komponenten für Turbinen und andere Hochtemperaturumgebungen verwendet.
Seine Fähigkeit, die Festigkeit und Integrität bei hohen Temperaturen zu erhalten, ohne sich zu verschlechtern, macht es zu einem wertvollen Material in Branchen, in denen extreme Bedingungen üblich sind.
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