Превъзходното представяне насилициев карбидпроизтича от неговата ковалентна кристална структура (силициевите атоми са здраво свързани с въглеродните атоми, с енергия на връзката до 432 kJ/mol). Основните му предимства са следните:
Ултра{0}}висока твърдост и устойчивост на износване:С твърдост по Моос от 9,2-9,5, на второ място след диаманта, и микротвърдост от 2800-3300 HV, неговата устойчивост на износване е 10-20 пъти по-висока от тази на обикновената стомана, способна да издържи на силно триене и удар, което я прави подходяща за приложения с устойчиви на износване части.
Отлична висока{0}}температурна стабилност:С точка на топене до 2700 градуса, той остава стабилен във въздушна среда под 1600 градуса без значителна окислителна деформация; неговият коефициент на линейно разширение е само 4,5 × 10⁻⁶/ градус (20-1000 градуса), много по-нисък от този на металните материали, показващи отлична стабилност на размерите при високи температури.
Силна химическа устойчивост на корозия:Той не реагира с конвенционални корозивни среди като киселини, основи и соли при стайна температура, реагира само леко със смес от концентрирана азотна киселина и флуороводородна киселина при високи температури, което го прави подходящ за силно корозивни химически среди.
Отлична топлопроводимост и електрически свойства:Топлопроводимостта при стайна температура достига 120-200 W/(m·K), което е 3-5 пъти по-висока от тази на обикновената керамика и 4-6 пъти по-висока от тази на стоманата, което води до изключителна ефективност на разсейване на топлината. Като полупроводников материал неговата ширина на лентата (3,26 eV) е 3 пъти по-голяма от тази на силиция, а напрегнатостта на електрическото му поле на пробив е 10 пъти по-голяма от тази на силиция, което го прави подходящ за електронни устройства с високо напрежение и висока честота.
Висока механична якост и устойчивост на удар:Якостта на огъване при стайна температура достига 400-500 MPa, а якостта на счупване е 3-5 MPa·m¹/², показвайки по-силна устойчивост на удар и по-малко крехкост от традиционните керамични материали.
Основни типове SiC материали (подразделени по класификационни измерения)
(1) Класификация по цвят и чистота (най-често използвана в промишлеността)
| Тип | Основен компонент (чистота на SiC) | Ключови характеристики | Типични сценарии за приложение |
| Черен силициев карбид | 95%-97% | Висока якост, умерена цена | Използва се за обработка на материали с ниска якост на опън (стъкло, керамика, камък, чугун), производство на шлифовъчни дискове и абразиви за пясъкоструене |
| Зелен силициев карбид | По-голяма или равна на 97% (висока чистота до 99%) | По-висока твърдост, по-добри-самозаострящи се свойства | За обработка на материали с висока-твърдост (твърди сплави, титанови сплави, бързорежеща стомана) и прецизно шлайфане (ултра{2}}прецизна обработка на лагери, полиране на оптично стъкло) |
(2) Класификация по кристална структура (определя разликите в производителността)
-SiC (шестоъгълен кристал):
Високо{0}}температурно стабилна фаза (стабилна над 1400 градуса), основната форма на промишлена силициева въглеродна сплав, притежаваща висока твърдост и висока-температурна якост, подходяща за структурни материали и високо-температурни компоненти (като обшивки на пещи, ракетни дюзи);
-SiC (кубичен кристал):
Ниско{0}}температурна фаза (стабилна под 1400 градуса), синтезирана чрез специални процеси, с еднаква кристална структура и превъзходна полупроводникова производителност, подходяща за електронни устройства и трето-поколение субстрати на полупроводникови чипове;
-SiC (кубичен кристал):
Рядък ниско{0}}температурен вариант, изискващ изключително висока чистота, използван главно в научните изследвания и-електрониката от висок клас.
(3) Класификация по продуктова форма (адаптирана към различни сценарии на приложение)
Прах:
размер 100-3000 меша, използвани в абразиви, керамични суровини иметалургични дезоксиданти;
Блокове/Плочи:
Използва се в облицовки на пещи, опори и високотемпературни структурни компоненти-;
Керамични продукти:
Формовани компоненти като уплътнителни пръстени, лагери и защитни тръби за термодвойки;
Полупроводникови пластини:
Високо{0}}чистота -SiC монокристални пластини, използвани в производството на захранващи устройства и радиочестотни устройства.
Типични сценарии за приложение на материали от силициев карбид (подразделени по отрасли)
(1) Машинна и абразивна промишленост
Използвайки висока твърдост и устойчивост на износване, той се използва за производство на шлифовъчни колела, режещи дискове и абразиви за пясъкоструене за обработка на метали, камък и стъкло;
Произвежда устойчиви на износване керамични уплътнителни пръстени и лагери, подходящи за въртящи се машини като водни помпи и клапани, с експлоатационен живот 5-10 пъти по-дълъг от този на металните уплътнения.
(2) Металургия и високо-температурни индустрии
Като високо{0}}температурни компоненти, като облицовки на пещи, тигели и тави, той е подходящ за високо{1}}температурни сценарии под 1600 градуса, като -топене на цветни метали и синтез на полупроводникови материали;
Използва се в клетки за електролиза на алуминий и дъгови плочи на пещи за цинков прах, използвайки своята устойчивост на висока-температура и устойчивост на корозия за удължаване на живота на оборудването.
(3) Електронна и полупроводникова промишленост
Високо{0}}чистите -SiC пластини се използват за производство на захранващи устройства с високо-напрежение (като нови енергийни инвертори за превозни средства и фотоволтаични инвертори), намалявайки консумацията на енергия и увеличавайки плътността на мощността;
Като субстрат за радиочестотни устройства, той е подходящ за високо{0}}честотни сценарии като 5G комуникация и сателитна комуникация.
(4) Аерокосмическо и високо{1}}производство
Производство на високо{0}}температурни компоненти като ракетни дюзи и лопатки на газови турбини, които издържат на екстремни температури над 2000 градуса и въздушен поток;
Използва се във високо{0}}температурни покрития за авио-двигатели, подобрявайки устойчивостта на високо-температурно окисление и износоустойчивостта на компонентите.
(5) Химическа промишленост
Производство на устойчиви на корозия-тръби, клапани и топлообменници, подходящи за пренасяне и реагиране на силни киселини, силни основи и високо{1}}температурни среди;
Като носител на катализатор, използвайки своята висока специфична повърхност и химическа стабилност за подобряване на ефективността на каталитичната реакция.
Принципи за избор на различни видове силициев карбид
Избор въз основа на "изисквания за твърдост":
Изберетезелен силициев карбидза обработка на материали с висока{0}}твърдост ичерен силициев карбидза обща обработка;
Избор въз основа на "температурни сценарии":
Изберете -SiC за високо-температурни структурни части над 1400 градуса и -SiC за електронни устройства;
Избор въз основа на "морфологични изисквания":
Изберете прахообразна форма за абразиви и дезоксиданти, форма на блок/плоча за структурни части и керамични продукти за прецизни компоненти.
