Innovaciones en tecnología cerámica de carburo de silicio

Con el avance de la ciencia y la tecnología, la información, la energía, los materiales y la biotecnología se han convertido en los cuatro pilares de la producción de la civilización moderna. Carburo de silicioque tiene características químicas estables, alta conductividad térmica, baja densidad, fuerte resistencia al desgaste, alta dureza, alta resistencia mecánica y resistencia a la corrosión química, está emergiendo rápidamente en el campo de los materiales. Se utiliza comúnmente en rodamientos de bolas de cerámica, válvulas, materiales semiconductores, giroscopios, instrumentos de medición, aviones y otras aplicaciones. Como experto en el campo del carburo de silicio, Yafeite El artículo ofrece un conocimiento profundo de la cerámica de carburo de silicio.

1. Cerámicas de carburo de silicio

1.1Desarrollo histórico de las cerámicas de carburo de silicio

La cerámica de carburo de silicio se viene desarrollando desde la década de 1960. Antes, el carburo de silicio se utilizaba principalmente como material de molienda mecánica y refractario. En la década de 1960, con el desarrollo de industrias de alta tecnología como la aeroespacial y la de semiconductores, aumentó la demanda de materiales cerámicos de alto rendimiento. Países como Estados Unidos, Japón y Europa empezaron a investigar y desarrollar cerámicas de carburo de silicio. En 1966, General Electric, en Estados Unidos, produjo por primera vez con éxito cerámica de carburo de silicio de alto rendimiento.

1.2Composición y propiedades de la cerámica de carburo de silicio

El principal componente de la cerámica de carburo de silicio es el carburo de silicio (SiC), cuya fórmula química es SiC. El carburo de silicio es un compuesto inorgánico con una estructura cristalina hexagonal. Su Dureza Mohs es de 9,5, sólo superado por el diamante y el carburo de boro. Las propiedades de las cerámicas de carburo de silicio dependen principalmente de factores como la estructura cristalina, el tamaño del grano y el método de sinterización. Las cerámicas de carburo de silicio no sólo tienen excelentes propiedades mecánicas, como resistencia a la flexión, torsión y cizallamiento, sino que también presentan resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión y estabilidad química.

1.3 Comparación de la cerámica de carburo de silicio con otros materiales cerámicos

Los materiales cerámicos de carburo de silicio tienen propiedades y ventajas únicas en comparación con las cerámicas tradicionales como la alúmina, el nitruro de silicio y la circonia. He aquí una comparación entre la cerámica de carburo de silicio y otras cerámicas tradicionales:

Propiedad

Cerámica de carburo de silicio

Otros materiales cerámicos

Resistencia mecánica y dureza

Extremadamente alto

Moderado a alto

Resistencia a la temperatura y estabilidad a los choques térmicos

Punto de fusión muy alto y excelente estabilidad al choque térmico

Moderado a alto (pero inferior al carburo de silicio)

Conductividad térmica

Alta

Moderado a bajo

Estabilidad química y resistencia a la corrosión

Excelente

Moderado a bueno

Resistencia al desgaste

Destacado

Moderado a bueno

Densidad y peso

Inferior a la alúmina y la circonia

Relativamente superior

Precio y dificultad de tramitación

Coste elevado y dificultad de procesamiento

Moderado a bajo

2.Proceso de fabricación de las cerámicas de carburo de silicio

2.1Proceso de producción de cerámica de carburo de silicio:

La producción de cerámica de carburo de silicio (SiC) es un proceso complejo y técnicamente exigente, que incluye la preparación de la materia prima, el conformado, la sinterización, el postprocesado y el control de calidad. El control de calidad es crucial en todo el proceso de producción, incluidas las comprobaciones de calidad de las materias primas, las pruebas de productos intermedios y las pruebas de dimensiones, densidad, resistencia y otras propiedades del producto final.

2.2Tendencias tecnológicas en la producción de cerámica de carburo de silicio

Mejora de la tecnología de preparación de materias primas: Se están empleando técnicas avanzadas de síntesis química y física para mejorar la pureza y la uniformidad del grano del polvo de carburo de silicio.

Mejora de la tecnología de conformado: Se están utilizando técnicas avanzadas como el prensado en seco, el prensado en húmedo y el moldeo por inyección para mejorar la eficiencia y la precisión del conformado de cerámica de carburo de silicio.

Mejora de la tecnología de sinterización: Se utilizan hornos y procesos de sinterización avanzados para mejorar la calidad de la sinterización de la cerámica de carburo de silicio.

3.Aplicaciones de la cerámica de carburo de silicio en diversas industrias

3.1Aplicaciones en la industria aeroespacial y automovilística

El uso de cerámicas de carburo de silicio en las industrias aeroespacial y automovilística se debe principalmente a sus propiedades como la resistencia a altas temperaturas, la alta resistencia mecánica, la ligereza, la alta conductividad térmica y la estabilidad química. Por ejemplo, la cerámica de carburo de silicio se utiliza en motores aeroespaciales y sistemas de frenado de automóviles. En situaciones en las que la maquinaria funciona a altas velocidades y genera un calor considerable, los componentes fabricados con cerámica de carburo de silicio protegen eficazmente las piezas internas del motor, prolongando así la vida útil de la máquina.

3.2Aplicaciones en la producción de electrónica y semiconductores

El papel del carburo de silicio en la electrónica y la producción de semiconductores se centra principalmente en su aplicación como material semiconductor de alto rendimiento. También ofrece ventajas en la fabricación de dispositivos electrónicos que requieren altas temperaturas, altas frecuencias y altos voltajes. Las propiedades del carburo de silicio lo convierten en la opción ideal para estas exigentes aplicaciones, en las que los materiales tradicionales podrían no rendir con la misma eficacia.

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