Карбид кремния, также известный как карборунд, представляет собой соединение кремния с углеродом. Это химическое соединение входит в состав минерала муассанита. Встречающаяся в природе форма карбида кремния названа в честь доктора Фердинанда Анри Муассан, французского фармацевта. Муассанит обычно содержится в незначительных количествах в метеоритах, кимберлитах и корундах. Именно так производится большая часть коммерческого карбида кремния. Хотя природный карбид кремния трудно найти на Земле, его много в космосе.

Варианты карбида кремния

Продукты из карбида кремния производятся в четырех формах для использования в коммерческих инженерных приложениях. К ним относятся

Спеченный карбид кремния (SSiC)

Реакционно-связанный карбид кремния (RBSiC или SiSiC)

Карбид кремния на нитридной связке (NSiC)

Рекристаллизованный карбид кремния (RSiC)

Другие варианты связки включают карбид кремния, связанный SIALON. Существует также карбид кремния CVD (CVD-SiC), который представляет собой чрезвычайно чистую форму соединения, полученного путем химического осаждения из паровой фазы.

Для спекания карбида кремния необходимо добавить спекающие добавки, которые помогают сформировать жидкую фазу при температуре спекания, позволяя зернам карбида кремния сцепляться друг с другом.

Ключевые свойства карбида кремния

Высокая теплопроводность и низкий коэффициент теплового расширения. Эта комбинация свойств обеспечивает исключительную стойкость к тепловому удару, что делает керамику из карбида кремния полезной в самых разных отраслях промышленности. Это также полупроводник, и его электрические свойства делают его пригодным для широкого спектра применений. Он также известен своей чрезвычайной твердостью и коррозионной стойкостью.

Применение карбида кремния

Карбид кремния может использоваться в самых разных отраслях промышленности.

Его физическая твердость делает его пригодным для процессов абразивной обработки, таких как шлифование, хонингование, пескоструйная обработка и гидроабразивная резка.

Способность карбида кремния выдерживать чрезвычайно высокие температуры без растрескивания и деформации используется в производстве керамических тормозных дисков для спортивных автомобилей. Он также используется в качестве брони в пуленепробиваемых жилетах и в качестве материала уплотнительного кольца для уплотнений вала насоса, где он часто работает на высоких скоростях в контакте с уплотнением из карбида кремния. Высокая теплопроводность карбида кремния, которая способна рассеивать тепло от трения, выделяемое поверхностью трения, является значительным преимуществом в этих применениях.

Из-за высокой поверхностной твердости материала он используется во многих технических приложениях, где требуется высокий уровень сопротивления скольжению, эрозионному и коррозионному износу. Как правило, это относится к компонентам, используемым в насосах или клапанах на нефтяных месторождениях, где обычные металлические компоненты демонстрируют чрезмерную скорость износа, приводящую к быстрому выходу из строя.

Исключительные электрические свойства соединения как полупроводника делают его идеальным для производства сверхбыстрых и высоковольтных светодиодов, полевых МОП-транзисторов и тиристоров для переключения большой мощности.

Его низкий коэффициент теплового расширения, твердость, жесткость и теплопроводность делают его идеальным для зеркал астрономических телескопов. Пирометрия с тонкими нитями — это оптический метод, в котором используются нити из карбида кремния для измерения температуры газов.

Он также используется в нагревательных элементах, которые должны выдерживать чрезвычайно высокие температуры. Он также используется для обеспечения структурной поддержки в высокотемпературных ядерных реакторах с газовым охлаждением.