Κεραμικά SiC και Si3N4

Καρβίδιο του πυριτίου (SiC) και νιτρίδιο του πυριτίου (Si3N4) το καθένα έχει ξεχωριστά πλεονεκτήματα που τα καθιστούν ανεκτίμητα σε διάφορες εφαρμογές. Το καρβίδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται εκτενώς στους τομείς των ηλεκτρονικών και της ενέργειας λόγω της σταθερότητας σε υψηλές θερμοκρασίες και των ημιαγωγικών ιδιοτήτων του. Αντίθετα, το νιτρίδιο του πυριτίου κατέχει εξέχουσα θέση στη μηχανική και την αυτοκινητοβιομηχανία για τις ανώτερες μηχανικές του ιδιότητες και την αντοχή στη φθορά. Ακολουθεί μια λεπτομερής σύγκριση των χαρακτηριστικών απόδοσης και των βιομηχανιών εφαρμογών τους:

Χαρακτηριστικά απόδοσης:

1. Αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες:

   • Αντέχει σε θερμοκρασίες έως περίπου 1600°C.
   • Η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας κυμαίνεται από 1400°C έως 1800°C.

2. Σκληρότητα:

   • Σκληρότητα Mohs 9.2-9.5.
   • Σκληρότητα Mohs 9.5.

3. Αντοχή στη φθορά:

   • Τόσο το SiC όσο και το Si3N4 παρουσιάζουν εξαιρετική αντοχή στη φθορά λόγω της υψηλής σκληρότητάς τους.

4. Αντίσταση στην οξείδωση:

   • Και τα δύο υλικά έχουν καλή αντοχή στην οξείδωση σε υψηλές θερμοκρασίες.

5. Θερμική αγωγιμότητα:

   • Η θερμική αγωγιμότητα κυμαίνεται από 120-270 W/m·K.
   • Η θερμική αγωγιμότητα είναι περίπου 20-30 W/m·K.

6. Ηλεκτρικές ιδιότητες:

   • Ημιαγωγός ευρείας ζώνης, ιδανικός για ηλεκτρονικές συσκευές υψηλής ισχύος και υψηλής συχνότητας.
   • Χρησιμοποιείται γενικά ως μονωτικό και για ηλεκτρονικές συσκευασίες.

7. Αντοχή στην πρόσκρουση:

   •  Παρουσιάζει καλή αντοχή σε θερμικές κρούσεις και αντοχή σε μηχανικές κρούσεις.

Βιομηχανίες Εφαρμογών:

1. Ηλεκτρονικά και Ημιαγωγοί:

   • Χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικές συσκευές υψηλής ισχύος, υψηλής συχνότητας και υψηλής θερμοκρασίας, όπως δίοδοι, MOSFET και IGBT.
   • Χρησιμοποιείται σε μονωτήρες, υποστρώματα και ηλεκτρονικά υλικά συσκευασίας.

2. Μηχανολογία και Μεταλλουργία:

   • Χρησιμοποιείται στην κατασκευή μηχανικών εξαρτημάτων υψηλής θερμοκρασίας και αντοχής στη διάβρωση όπως αντλίες, βαλβίδες, ρουλεμάν και ακροφύσια.
   • Χρησιμοποιείται για μηχανικά εξαρτήματα υψηλής αντοχής, ανθεκτικά στη φθορά, όπως ρουλεμάν, τσιμούχες και εργαλεία κοπής.

3. Αεροδιαστημική:

   • Χρησιμοποιείται σε δομικά υλικά υψηλής θερμοκρασίας και εναλλάκτες θερμότητας.
   • Εφαρμόζεται στην κατασκευή εξαρτημάτων κινητήρα και δομικών εξαρτημάτων υψηλής θερμοκρασίας.

4. Ενέργεια:

   •  Χρησιμοποιείται σε δομικά υλικά και εναλλάκτες θερμότητας σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.

5. Χημική βιομηχανία:

   •  Εφαρμόζεται σε σωλήνες κλιβάνων υψηλής θερμοκρασίας, έπιπλα κλιβάνου και επενδύσεις χημικών αντιδραστήρων.

6. Ιατρικές συσκευές:

   • Χρησιμοποιείται στην κατασκευή βιοσυμβατών τεχνητών αρθρώσεων και οδοντικών εμφυτευμάτων.