מהי קרמיקה סיליקון קרביד והמאפיינים שלה

קרמיקת סיליקון קרביד הן תרכובות הנוצרות על ידי תגובת פחמן וסיליקון דו חמצני (SiO ₂) בתנאי טמפרטורה גבוהים. סיליקון קרביד (SiC) הוא תרכובת בעלת קשרים קוולנטיים חזקים, עם קשר Si-C יוני של כ-12%. לכן, יש לו קשיות גבוהה, יציבות תרמית, עמידות בפני קורוזיה, עמידות חמצון מעולה, עמידות בפני שחיקה ומקדם חיכוך נמוך.
לקרמיקה של סיליקון קרביד יש לא רק תכונות מכניות מצוינות בטמפרטורת החדר, כגון חוזק כיפוף גבוה ועמידות טובה בפני קורוזיה, אלא יש גם את התכונות המכניות הטובות ביותר בטמפרטורה גבוהה (כגון חוזק, עמידות בזחילה וכו') מבין חומרים קרמיים ידועים. חוזק הטמפרטורה הגבוהה של חומרים מסוננים בכבישה חמה, סינטר ללא לחץ וכבישה איזוסטטית חמה יכול להישמר עד 1600, מה שהופך אותם לחומרים הטובים ביותר בחוזק בטמפרטורה גבוהה מבין חומרים קרמיים. בנוסף, גם המוליכות התרמית של קרמיקה סיליקון קרביד גבוהה יחסית, שנייה רק ​​לקרמיקת בריליום אוקסיד בקרמיקה.
תהליכי ההכנה של קרמיקה סיליקון קרביד כוללים בעיקר סינטר תגובה, סינטר משופר, יצירת ריסוס ויצירת כבישה חמה. לשיטות תהליך אלו מאפיינים משלהן, וניתן לבחור תהליכי הכנה מתאימים בהתאם לצרכים ותרחישי יישום שונים.
המאפיינים העיקריים של קרמיקה סיליקון קרביד כוללים:
1. יציבות טמפרטורה גבוהה: זה יכול לשמור על חוזק מכני טוב ויציבות כימית בסביבות טמפרטורות גבוהות, ויכול לעבוד בטמפרטורות של עד 1600 או אפילו יותר (מעל 1400 בתנאים ספציפיים), מה שהופך אותו לבחירה אידיאלית עבור חומרים מבניים בטמפרטורה גבוהה .
2. חוזק וקשיות גבוהים: יש לו חוזק לחיצה, חוזק מתיחה וקשיות גבוהים, עם קשיות Mohs קרובה לרמה 9, שניה רק ​​ליהלום, ועמידות בפני שחיקה מעולה.
3. ביצועים תרמיים טובים: מוליכות תרמית גבוהה ומקדם התפשטות תרמית נמוך, כלומר יש לו יציבות מימדית טובה בשינויי טמפרטורה ואינו מתעוות בקלות עקב התפשטות והתכווצות תרמית.
4. עמידות בפני קורוזיה ועמידות חמצון: יש לו עמידות טובה לרוב המדיה החומצית והאלקלית ואטמוספרות חמצון רבות.
5. ביצועים חשמליים טובים: סיליקון קרביד הוא חומר מוליכים למחצה בעל תכונות חשמליות ייחודיות, שיכול לשמש כרכיבים בידודיים או מוליכים במכשירים אלקטרוניים כוחניים ובסביבות בטמפרטורה גבוהה.
6. מבנה הנקבוביות: ניתן להכין קרמיקה נקבובית סיליקון קרביד למבנים בעלי נקבוביות גבוהה, אשר ניתן להשתמש בהם עבור יישומים שונים כגון סינון, בידוד קול ובידוד תרמי.
קרמיקת סיליקון קרביד נמצאת בשימוש נרחב במיסבים בטמפרטורה גבוהה, בצלחות חסינות כדורים, חרירים, רכיבי מנועי תעופה, מערכות לטיפול בפליטות רכב, רכיבים עמידים בפני שחיקה (כגון משאבות ושסתומים, צינורות), רכיבי תנור בטמפרטורה גבוהה, רכיבים אלקטרוניים (כגון כהתקני מוליכים למחצה בטמפרטורה גבוהה), רכיבים עמידים בפני קורוזיה בטמפרטורה גבוהה ורכיבי ציוד אלקטרוני בטווח הטמפרטורות הגבוהות והתדרים הגבוהים בשל תכונותיהם הייחודיות. בתעשיות הכימיות והמטלורגיות, חומרי סיליקון קרביד משמשים לעתים קרובות כבטנות כבשנים או כור היתוך כדי לעמוד בפני שחיקה של ברזל מותך, סיגים ומתכות אלקליות. בנוסף, לקרמיקה של סיליקון קרביד יש גם יישומים חשובים באנרגיה, הגנת הסביבה ובכבשנים תעשייתיים.
לסיכום, קרמיקת סיליקון קרביד היא חומר קרמי בעל ביצועים גבוהים עם סיכויי יישום רחבים, וצפויים להיות מיושמים בתחומים נוספים בעתיד.