Stråle af siliciumkarbid

Siliciumkarbidbjælker har høj styrke og krympebestandighed ved høje temperaturer og er modstandsdygtige over for oxidation og korrosion, hvilket gør det til det ideelle materiale til bærende opgaver i tunnelovne, skyttelovne og dobbeltlagsrulleovne.

Dette studie undersøger, hvordan 4H-SiC XBPM'er reagerer på udsving i fotonfluxen. Deres lokale opsamlingseffektivitet (CCE) evalueres ved at sammenligne deres nuværende respons med en STIM-detektor som reference.

Styrke ved høje temperaturer

Siliciumcarbid er et ideelt materiale til bærende opgaver ved høje temperaturer med hårde, men elastiske egenskaber og konstant temperaturstyrke ved langvarige belastninger, hvilket gør det til det perfekte materialevalg til brug i ovnmøbler eller andre industrielle konstruktioner. Hos IPS Ceramics tilbyder vi mange typer siliciumcarbidprodukter, herunder bjælker, batts, plader og ruller, der er fremstillet med snævre dimensionstolerancer og egnet til brug i en lang række krævende miljøer.

Disse materialer får deres styrke fra at være meget slidstærke og have en fremragende udmattelseslevetid, egenskaber, der gør dem ideelle til brug i krævende applikationer som højspændingselektrisk porcelæn og sanitetsporcelæn. Desuden har disse materialer også en overlegen kemisk stabilitet.

Disse materialer har også en fremragende korrosionsbestandighed, hvilket gør dem til et godt valg til brug i barske miljøer. Desuden kan disse materialer modstå aggressive kemikalier og gasser ved høje temperaturer uden at lide væsentlig skade på overfladen sammenlignet med andre strukturelle materialer. Endelig er iltrige miljøer ved høje temperaturer heller ikke nogen stor udfordring!

En af de vigtigste egenskaber, der bidrager til siliciumcarbids ydeevne ved høje temperaturer, er dets lave varmeudvidelseskoefficient. Det gør det muligt at modstå hurtige temperaturændringer uden at opleve væsentlig forringelse af den mekaniske ydeevne, hvilket gør det velegnet til situationer, hvor udstyr udsættes for varierende temperaturer.

Siliciumcarbid er bredt anerkendt for sin stærke modstandsdygtighed over for oxidation. Denne egenskab skyldes dets unikke sammensætning, der gør det meget modstandsdygtigt over for erosion og slid. Desuden har siliciumcarbid et relativt højt smeltepunkt og er et ugiftigt materiale.

Siliciumcarbid, et hårdt og ildfast halvledermateriale, består af stablede Si4C-tetraedre i kubiske, hexagonale eller rhomboedriske strukturer afhængigt af deres stablingsrækkefølge. Naturligt forekommende strukturer omfatter zinkblende (B3), 3C og hexagonale wurtzit-strukturerede 6H-polytyper, mens industrielle former for siliciumcarbid normalt har form af beta (b) SiC-kubiske strukturer. Eksperimentelt har man identificeret, at der kan være andre faser til stede; begge typer kan eksistere eksperimentelt.

Modstandsdygtighed over for korrosion

Siliciumcarbid skiller sig ud blandt materialer i kraft af både sin styrke og slidstyrke samt sine korrosionsbestandige egenskaber, der modstår syre- og alkalikemikalier uden at blive beskadiget af dem. På grund af denne modstandsdygtighed over for korrosion har det fundet bred anvendelse i flere industrier, herunder minedrift. I kulminer for eksempel, hvor vand- og lufteksponering ofte er høj, har det vist sig nyttigt som et egnet materiale, der kan modstå luft, varme, mekaniske belastninger samt udsving i termisk udvidelse, mens dets modstandsdygtighed over for strålingsskader gør det til et attraktivt materialevalg i atomreaktorer, hvor atomreaktorer skal kunne klare høje temperaturer og samtidig modstå strålingsskader fra atomreaktorer.

Materialevalg til fremstilling af keramik og ovnmøbler omfatter rustfrit stål. Dets høje temperaturer og korrosionsbestandighed er især en fordel i applikationer til effektelektronik, mens dets modstandsdygtighed over for termisk chok og styrke ved høje temperaturer også er en fordel. Desuden er rustfrit stål i stand til at absorbere store mængder energi uden at deformere; faktisk skiller dets bøjningsstyrke sig ud blandt sine jævnaldrende med 250 MPa (MPa er en enhed pr. kvadratmeter).

Siliciumcarbid er et kulstofholdigt materiale, der består af silicium og kulstof. Det dannes i tætpakkede krystalstrukturer, hvor dets atomer er kovalent bundet til hinanden; primære koordinationstetraedre indeholder fire silicium- og fire kulstofatomer hver. Når de kobles sammen gennem deres hjørner og stables for at danne polytyper af siliciumcarbid.

Siliciumcarbid har en enestående oxidationsmodstand selv ved 1500 grader Celsius på grund af tilstedeværelsen af flere silicium-carbonatomer, der forhindrer ilt i at trænge ind i strukturen, og dets høje hårdhed og stivhed. Desuden forbedres korrosionsbestandigheden yderligere af den høje hårdhed og stivhed.

I denne undersøgelse blev forskellige CVD-SiC-prøver med forskellig renhed, krystallinitet og støkiometrisk forhold udsat for hydrotermisk korrosionstest. Resultaterne viste, at disse materialers korrosionsbestandighed i høj grad afhang af fremstillingsbetingelserne, rågastypen, syntesetemperaturen og erosionshastigheden i det ætsende medium; erosionen steg også med stigende brintkoncentrationer.

God varmeledningsevne

Varmeafledning er nøglen til elektroniske enheder, og fejl i sådanne systemer kan resultere i utilstrækkelig afledning. Siliciumcarbid (SiC) er et ideelt materiale til disse anvendelser på grund af dets fremragende varmeledningsevne, stabilitet og lave temperaturudvidelseskoefficient. Men SiC's varmeoverførselsevne afhænger i høj grad af både dets krystalfase og anvendelsesmiljøet. Forskere ved University of Illinois Urbana-Champaign har løst en gammel gåde om, hvorfor kubisk siliciumcarbid (3C-SiC) udviser lavere varmeledningsevne end hexagonal fase SiC polytype (6H-SiC). De opdagede, at 3C-SiC-krystaller indeholdt betydelige borurenheder, som resulterede i resonansfononspredning og dermed drastisk reducerede varmeledningsevnen.

Denne opdagelse har betydning for mange miljøer med ionstråler og er et vigtigt skridt i retning af at udvikle SiC-sensorer, der kan fungere under barske forhold. Ved hjælp af Ion Microprobe Chamber på Ruder Boskovic Institute undersøgte forskerne, hvordan temperaturen påvirker protoninducerede ladningstransportegenskaber hos SiC-membransensorer; ved at bruge denne tilgang kunne de studere små områder inden for hver sensor for at evaluere lokale effekter inden for en enhed og minimere usikkerheder forårsaget af variationer fra enhed til enhed.

Reaktionsbundne siliciumcarbidbjælker har meget stor bæreevne ved høje temperaturer og lang levetid uden deformation, hvilket gør dem til det ideelle ovnmøbel til industrier som sanitetsporcelæn, elektrisk porcelæn og andre højtemperaturindustrier. Ikke alene kan disse bjælker spare energi uden at øge vægten af bilovne; de er også perfekte bærende strukturer i tunnelovne eller skyttelovne.

siliciumkarbidbjælker fremstilles ved glidestøbning ved hjælp af sofistikeret sintringsteknologi og enestående efterbehandlingsevne, hvilket skaber bjælker med forskellige tværsnit, vægtykkelser og længder for at opfylde kundernes krav. Deres uovertrufne efterbehandlingsevne betyder også, at de forbliver upåvirkede af almindelige ovnatmosfærer til upåvirket brug i mange industrielle ovne - tunnelovne, pendulovne og dobbeltlagsrulleovne er særligt velegnede. Deres høje bøjningsstyrke betyder, at de kan understøtte selv tunge bærende strukturer uden at bøje eller deformere sig som følge af deformerede ovnbiler uden selv at blive deformeret!

God modstandsdygtighed over for oxidation

Siliciumcarbid (SiC) er et ideelt materiale til strukturelle anvendelser ved høje temperaturer på grund af dets fremragende mekaniske egenskaber og oxidationsmodstand, hvilket gør det velegnet til fremstilling af store eller komplekst formede komponenter af siliciumcarbid (SiC). Desværre byder fremstillingen af disse SiC-komponenter på unikke udfordringer. Disse udfordringer omfatter høje omkostninger, vanskeligheder med at få rene enkeltkrystalprøver og upraktiske fremstillingsmetoder. Formålet med denne undersøgelse var at analysere oxidationsadfærden for SiC-grafitkompositter ved hjælp af polyphenylcarbosilan (PPCS) som belægningsmateriale. Oxidationsadfærden for disse materialer bestemmes af deres kulstofindhold og krystalliseringskinetik. Desuden blev kulstofmatrixens modstandsdygtighed over for oxidation undersøgt via røntgendiffraktionsstudier, mens deres oxiddannelsesmekanisme blev undersøgt yderligere.

Resultaterne viser, at PPCS-belagt grafit udviser fremragende oxidationsmodstand ved høje temperaturer. Når kulstofindholdet øges, forbedres modstandsdygtigheden på grund af kemisk binding mellem PPCS og kulstofmatrixpartikler; desuden er den også mere modstandsdygtig over for slaggeangreb end ubelagt grafit på grund af overfladestruktureffekter; forbedring af modstandsdygtigheden er således forbundet med stigende overfladeareal.

IPS Ceramics tilbyder et komplet sortiment af siliciumcarbidprodukter, herunder granulat, stænger og rundstokke, der produceres med snævre dimensionstolerancer for at opnå maksimal styrke ved høje temperaturer og fremragende krybbestandighed og korrosionsbestandighed - kvaliteter, der gør IPS Ceramics' produkter perfekte til krævende anvendelser.

Tværbjælker af reaktionsbundet siliciumcarbid (RBSiC) giver højere styrke uden deformation ved meget høje temperaturer og lang levetid, hvilket gør dem velegnede til bærende strukturer i rammer til tunnelovne, skyttelovne og to-lags rulleovne. Desuden hjælper RBSiC's varmeledningsevne med at spare energi.

Under trykvandsreaktor-relevante kemiske forhold uden bestråling blev fire typer metalbundne SiC-plader undersøgt for deres oxidationsadfærd under trykvandsreaktor-relevante forhold. Diffusionsbundne samlinger viste bedre oxidationsmodstand end diffusionsbundne samlinger af molybdæn eller titanium, og sintrede samlinger af SiC-nanopulver var langt bedre til at modstå korrosion end diffusionsbundne samlinger.