Stråle av silisiumkarbid

Silisiumkarbidbjelken har høy styrke og krympebestandighet ved høye temperaturer, og er dessuten motstandsdyktig mot oksidasjon og korrosjon, noe som gjør den til det ideelle materialet for bærende bruksområder i tunnelovner, skyttelovner og dobbeltlags rulleovner.

Denne studien undersøker hvordan 4H-SiC XBPMer reagerer på svingninger i fotonfluksen. Deres lokale ladningsinnsamlingseffektivitet (CCE) evalueres ved å sammenligne deres strømrespons med en STIM-detektor som referanse.

Styrke ved høye temperaturer

Silisiumkarbid er et ideelt materiale for lastbærende bruksområder ved høye temperaturer, med tøffe, men elastiske egenskaper og jevn temperaturstyrke ved langvarig belastning, noe som gjør det til det perfekte materialvalget for bruk i ovnsmøbler eller andre industrielle konstruksjoner. Hos IPS Ceramics tilbyr vi mange typer silisiumkarbidprodukter, blant annet bjelker, batts, plater og valser, som er laget med stramme dimensjonstoleranser og egnet for bruk i en rekke krevende miljøer.

Disse materialene er sterke fordi de er svært slitesterke og har utmerket utmattingslevetid, egenskaper som gjør dem ideelle til bruk i krevende bruksområder som høyspent elektrisk porselen og sanitærporselen. I tillegg har disse materialene også overlegen kjemisk stabilitet.

Disse materialene har også utmerket korrosjonsbestandighet, noe som gjør dem til et godt alternativ for bruk i tøffe miljøer. I tillegg tåler disse materialene aggressive kjemikalier og gasser ved høye temperaturer uten at overflaten forringes nevneverdig sammenlignet med andre konstruksjonsmaterialer. Og til slutt er heller ikke oksygenrike miljøer ved høye temperaturer noen stor utfordring!

En av de viktigste egenskapene som bidrar til silisiumkarbidets ytelse ved høye temperaturer, er den lave varmeutvidelseskoeffisienten. Dette gjør at det tåler raske temperaturendringer uten at den mekaniske ytelsen forringes nevneverdig, noe som gjør det egnet for situasjoner der utstyret utsettes for varierende temperaturer.

Silisiumkarbid er viden kjent for sin sterke oksidasjonsbestandighet. Denne egenskapen skyldes den unike sammensetningen som gjør det svært motstandsdyktig mot erosjon og slitasje. I tillegg har silisiumkarbid et relativt høyt smeltepunkt og er et giftfritt materiale.

Silisiumkarbid, et hardt og ildfast halvledermateriale, består av stablede Si4C-tetraederer i kubiske, sekskantede eller romboedriske strukturer avhengig av stablingsrekkefølgen. Naturlig forekommende strukturer omfatter sinkblende (B3), 3C og heksagonale wurtzitt-strukturerte 6H-polytyper, mens industrielle former av silisiumkarbid vanligvis har form av beta (b) SiC-kubiske strukturer. Eksperimentelt har man funnet ut at det kan være andre faser til stede; begge typer kan eksistere eksperimentelt.

Motstandsdyktighet mot korrosjon

Silisiumkarbid skiller seg ut blant materialene både på grunn av sin styrke og slitestyrke og på grunn av sine korrosjonsbestandige egenskaper, som gjør at det tåler syre og alkaliske kjemikalier uten å ta skade av dem. På grunn av denne korrosjonsbestandigheten har det funnet bred anvendelse i flere bransjer, inkludert gruvedrift. I kullgruver, for eksempel, der eksponeringen for vann og luft ofte er høy, har det vist seg å være et egnet materiale som tåler luft, varme, mekaniske påkjenninger og svingninger i termisk ekspansjon, mens dets motstandsdyktighet mot strålingsskader gjør det til et attraktivt materialvalg i atomreaktorer, der reaktorene må tåle høye temperaturer samtidig som de må motstå strålingsskader fra atomreaktorer.

Materialvalg for keramikk- og ovnsmøbelproduksjon inkluderer rustfritt stål. De høye temperaturene og korrosjonsbestandigheten er spesielt fordelaktige i kraftelektronikk, samtidig som stålets motstand mot termisk sjokk og styrke ved høye temperaturer også er fordelaktig. Rustfritt stål har dessuten evnen til å absorbere store mengder energi uten å deformeres, og bøyestyrken skiller seg faktisk ut med 250 MPa (MPa er en enhet per kvadratmeter).

Silisiumkarbid er et karbonholdig materiale som består av silisium og karbon. Det dannes i tettpakkede krystallstrukturer der atomene er kovalent bundet til hverandre; primære koordinasjonstetraederer inneholder fire silisium- og fire karbonatomer hver. Når de kobles sammen gjennom hjørnene og stables for å danne polytyper av silisiumkarbid.

Silisiumkarbid har en enestående oksidasjonsbestandighet selv ved 1500 grader Celsius på grunn av tilstedeværelsen av flere silisium-karbonatomer som hindrer oksygen i å trenge inn i strukturen, og på grunn av sin høye hardhet og stivhet. Den høye hardheten og stivheten bidrar dessuten til å forbedre korrosjonsbestandigheten ytterligere.

I denne studien ble ulike CVD-SiC-prøver med ulik renhet, krystallinitet og støkiometrisk forhold utsatt for hydrotermisk korrosjonstesting. Resultatene viste at korrosjonsbestandigheten til disse materialene i stor grad var avhengig av produksjonsforholdene, rågasstype, syntesetemperatur og erosjonshastighet i det korrosive mediet, og at erosjonen økte med økende hydrogenkonsentrasjon.

God varmeledningsevne

Varmespredning er avgjørende for elektroniske enheter, og svikt i slike systemer kan føre til utilstrekkelig varmeavgivelse. Silisiumkarbid (SiC) er et ideelt materiale for disse bruksområdene på grunn av sin utmerkede varmeledningsevne, stabilitet og lave temperaturutvidelseskoeffisient. SiCs varmeoverføringsevne avhenger imidlertid i stor grad av både krystallfasen og miljøet der det brukes. Forskere ved University of Illinois Urbana-Champaign har løst en gammel gåte om hvorfor kubisk silisiumkarbid (3C-SiC) i bulk utviser lavere varmeledningsevne enn heksagonal SiC-polytype (6H-SiC). De oppdaget at 3C-SiC-krystaller inneholdt betydelige borforurensninger som resulterte i resonansfononspredning, noe som drastisk reduserte varmeledningsevnen.

Denne oppdagelsen har betydning for en rekke miljøer med ionestråling og representerer et viktig skritt i retning av å utvikle SiC-sensorer som kan fungere under tøffe forhold. Ved hjelp av ionemikrosondekammeret ved Ruder Boskovic-instituttet undersøkte forskerne hvordan temperaturen påvirker protoninduserte ladningstransportegenskaper i SiC-membransensorer. Ved hjelp av denne tilnærmingen kunne de studere små områder innenfor hver sensor for å evaluere lokale effekter innenfor én enhet og minimere usikkerheter forårsaket av variasjoner fra enhet til enhet.

Reaksjonsbundne silisiumkarbidbjelker har svært stor bæreevne ved høye temperaturer og lang levetid uten deformasjon, noe som gjør dem til ideelle ovnsmøbler for bransjer som sanitærporselen, elektrisk porselen og andre høytemperaturindustrier. Ikke bare kan disse bjelkene spare energi uten å øke vekten på bilovner; de er også perfekte bærende strukturer i tunnelovner eller skyttelovner.

Silisiumkarbidbjelker produseres gjennom glidestøping ved hjelp av sofistikert sintringsteknologi og eksepsjonell etterbehandlingsevne, noe som skaper bjelker med ulike tverrsnitt, veggtykkelser og lengder for å oppfylle kundenes krav. Den enestående etterbehandlingsevnen betyr også at de er upåvirket av vanlige ovnsatmosfærer, slik at de kan brukes i en rekke industriovner - tunnelovner, skyttelovner og dobbeltlags rulleovner er spesielt godt egnet. Den høye bøyestyrken gjør at de kan bære selv tunge bærende konstruksjoner uten å bøyes eller deformeres av deformerte ovnsvogner, uten selv å bli deformert!

God oksidasjonsbestandighet

Silisiumkarbid (SiC) er et ideelt materiale for høytemperaturkonstruksjoner på grunn av sine utmerkede mekaniske egenskaper og oksidasjonsbestandighet, noe som gjør det egnet for produksjon av store eller komplekst formede komponenter av silisiumkarbid (SiC). Dessverre byr imidlertid produksjonen av disse SiC-komponentene på unike utfordringer. Blant disse utfordringene er høye kostnader, vanskeligheter med å få tak i rene enkeltkrystallprøver og upraktiske fremstillingsmetoder. Formålet med denne undersøkelsen var å analysere oksidasjonsatferden til SiC-grafittkompositter med polyfenylkarbosilan (PPCS) som beleggmateriale. Oksidasjonsatferden til disse materialene bestemmes av karboninnholdet og krystalliseringskinetikken. Videre ble karbonmatrisens motstand mot oksidasjon undersøkt ved hjelp av røntgendiffraksjonsstudier, mens mekanismen for oksiddannelse ble studert nærmere.

Resultatene viser at PPCS-belagt grafitt har utmerket oksidasjonsmotstand ved høye temperaturer. Etter hvert som karboninnholdet øker, forbedres motstandsdyktigheten på grunn av den kjemiske bindingen mellom PPCS og karbonmatrisepartiklene. Dessuten er den også mer motstandsdyktig mot slaggangrep enn ubelagt grafitt på grunn av overflatestruktureffekter; dermed er forbedringen av motstandsdyktigheten forbundet med økende overflateareal.

IPS Ceramics tilbyr et komplett utvalg av silisiumkarbidprodukter, inkludert granulat, stenger og stenger som produseres med stramme dimensjonstoleranser for maksimal styrke ved høye temperaturer og utmerket krympebestandighet og korrosjonsbestandighet - egenskaper som gjør IPS Ceramics' produkter perfekte for krevende bruksområder.

Tverrbjelker av reaksjonsbundet silisiumkarbid (RBSiC) gir høyere styrke uten deformasjon ved svært høye temperaturer og lang levetid, noe som gjør dem egnet til å bære rammekonstruksjoner i tunnelovner, skyttelovner og to-lags rulleovner. I tillegg bidrar RBSiCs varmeledningsevne til å spare energi.

Fire typer metallbundne SiC-plater ble undersøkt for oksidasjonsmotstand under trykkvannsreaktorrelevante kjemiske forhold uten bestråling, og fire typer metallbundne SiC-plater ble undersøkt for oksidasjonsmotstand under trykkvannsreaktorrelevante forhold. Diffusjonsbundne forbindelser viste bedre oksidasjonsmotstand enn diffusjonsbundne forbindelser av molybden eller titan, og sintrede SiC-nanopulverforbindelser var langt bedre til å motstå korrosjon enn diffusjonsbundne forbindelser.