無加圧焼結炭化ケイ素 (SSiC) と再結晶炭化ケイ素 (RSiC) を比較します。気孔率、強度、熱伝導率、耐クリープ性、耐食性、耐用年数の違いを理解して、高温用途に適した材料を選択してください。
高温産業用途向けに炭化ケイ素材料を選択する場合、エンジニアは最も広く使用されている 2 つの材料を比較することがよくあります。
- 無加圧焼結炭化ケイ素（SSiC）
- 再結晶炭化ケイ素 (RSiC)
どちらの材料も炭化ケイ素 (SiC) をベースとしていますが、実際の動作条件下ではその性能が大きく異なる可能性があります。
最も重要な違いは温度機能ではありません。
本当の違いは気孔率。
RSiC は最大 17% の見かけの気孔率を持つ開放多孔質構造を含みますが、SSiC はほぼ完全に緻密で、開放気孔率がほぼゼロです。
この違いは以下に直接影響します。
- 機械的強度
- 耐食性
- 熱伝導率
- 耐クリープ性
- 寿命
- 長期的な構造信頼性
窯設備、リチウム電池炉、化学装置、半導体処理システム、その他の要求の厳しい産業用途にとって、この違いを理解することは非常に重要です。
| 材料 | 開放気孔率 |
|---|---|
| SSiC | ≈0% |
| RSiC | ≤17% |
気孔率は単純な構造特性のように見えるかもしれませんが、多くの場合、実際の動作条件下で材料がどのように機能するかを決定します。
開いた毛穴は次のような働きをします。
- 亀裂開始部位
- 酸化経路
- 腐食チャネル
- 応力集中装置
気孔率が高いほど、長期使用中の劣化のリスクが高くなります。
RSiC は次のもので構成されます。
- 大きなSiC粒子
- 開いた細孔ネットワーク
- 軽量構造
利点は次のとおりです。
✔ 優れた耐熱衝撃性
✔ 密度が低い
✔ 軽量の窯家具構造
✔ 大型コンポーネントのコスト効率の高い製造
SSiC は次のもので構成されます。
- 微細なSiC粒子
- 強力な粒子結合
- ほぼ完全に緻密な構造
利点は次のとおりです。
- ✔ 高い機械的強度
- ✔ 優れた耐食性
- ✔ 優れた耐摩耗性
- ✔ 優れた寸法安定性
- ✔ 長寿命
| 財産 | ユニット | SSiC | RSiC |
| SiC 含有量 | % | ≥98 Vol% | ≥99% |
| 密度 | g/cm3 | ≥3.06 | 2.65～2.75 |
| 開放気孔率 | % | ≈0 | ≤17 |
| ビッカース硬さ | HV1 | 2350 | 1800 ～ 2000 年 |
| ロックウェル硬度 | R45N | 93 | – |
| 曲げ強さ(20℃) | MPa | 320～400 | 90～100 |
| 曲げ強さ（高温） | MPa | 300～400 @1300°C | 100–110 @1200°C |
| 弾性率 | GPa | 410 | より低い |
| 熱膨張係数 | 10⁻⁶/K | 4.0 | 4.6 |
| 熱伝導率(20℃) | W/m・K | 196 | より低い |
| 熱伝導率(1200℃) | W/m・K | 60 | 35–36 |
| 耐熱衝撃性 | ΔT℃ | >350 | とても良い |
| 最高使用温度 (空気) | ℃ | 1650 | 1650 |
SSiC と RSiC の最も大きな違いの 1 つは機械的強度です。
SSiC
- 室温で320～400MPa
- 1300℃で300～400MPa
RSiC
- 室温で90〜100MPa
- 1200℃で100～110MPa
これは、SSiC がおよそ次の機能を提供することを意味します。
RSiCよりも。
次のようなアプリケーションの場合:
- 炭化ケイ素ローラー
- ロングスパンのキルンビーム
- リチウム電池炉コンポーネント
- 構造炉家具
この違いは非常に重要になります。
RSiC には開いた気孔が含まれているため、
- 蒸気は構造に浸透する可能性があります
- 酸化が進みやすくなる
- 腐食種はより深い領域に到達する可能性がある
時間が経つと、次のような事態が生じる可能性があります。
- 表面劣化
- 強度の低下
- 構造的弱体化
空隙率がほぼゼロになると、以下が大幅に減少します。
- 化学物質の浸透
- 酸化経路
- 内部腐食
その結果、SSiC は以下の点で非常に優れたパフォーマンスを発揮します。
- リチウム電池材料の製造
- 化学処理システム
- 半導体装置
- 腐食性炉雰囲気
SSiC:60W/m・K
RSiC:35～36W/m・K
SSiC は熱を非常に速く伝えます。
利点は次のとおりです。
- 温度勾配の低減
- より均一な温度分布
- 熱応力集中の低減
これは信頼性の向上に直接貢献します。
多孔質構造により、次のような効果が得られます。
- 粒界滑りが起こりやすくなる
- 毛穴周りにストレスが集中
- 長期的には変形が大きくなる
緻密な構造により、次のことが可能になります。
- 強力な粒子結合
- 弾性率約410GPa
- 優れた寸法安定性
1000 時間を超える連続動作では、SSiC は一般に RSiC よりもはるかに優れた形状を維持します。
✔ 軽量構造が重要
✔ 耐熱衝撃性が主な要件です
✔ 機械的負荷が比較的低い
典型的なアプリケーションには次のようなものがあります。
- セッタープレート
- 軽量窯家具
- バーナーノズル
- 熱サイクル構造
✔ 高い機械的負荷が存在する
✔ 長スパン構造が必要
✔ 腐食性雰囲気が存在する
✔ 長寿命は重要です
典型的なアプリケーションには次のようなものがあります。
- 炭化ケイ素ローラー
- 炭化ケイ素ビーム
- 熱電対保護管
- リチウム電池窯の家具
- 化学処理装置
当社の炭化ケイ素ソリューションをご覧ください:
- RSiCビーム
- RSiCローラー
- RSiCセッタープレート
- RSiC キルンファニチャー
Webサイト：
いいえ。
SSiC は通常、RSiC よりも 3 ～ 4 倍高い曲げ強度を提供します。
どちらの材料も優れた性能を発揮します。
RSiC は軽量の熱サイクル用途によく選択されますが、SSiC は強度が大幅に高いため、より大きな安全マージンを提供します。
高負荷、腐食性、または連続動作環境では、SSiC は通常、大幅に長い耐用年数を提供します。
無加圧焼結プロセスにより、ほぼ完全に緻密な微細構造が形成され、その結果、強度が向上し、耐食性が向上し、耐摩耗性に優れ、動作寿命が長くなります。
SSiC と RSiC はどちらも炭化ケイ素材料ですが、エンジニアリング性能は大きく異なります。
- 軽量構造
- 優れた耐熱衝撃性
- 低負荷アプリケーション向けのコスト効率の高いソリューション
- ほぼゼロの気孔率
- 優れた機械的強度
- 優れた耐食性
- 優れた耐クリープ性
- 動作寿命が長い
構造の安定性、信頼性、耐食性、長い耐用年数を必要とする要求の厳しい高温用途では、通常、無加圧焼結炭化ケイ素 (SSiC) が好ましいエンジニアリング選択肢となります。
当社のエンジニアリング チームは、以下の評価を支援できます。
- 動作温度
- 機械的負荷
- 熱サイクル条件
- 期待寿命
材料選択のサポートについては、お問い合わせください。
Webサイト： https://www.hitech-ceram.com/
電子メール:Scarlett.s@kegugroup.com
陝西科谷新材料技術有限公司
高温産業向けの高度な炭化ケイ素セラミック ソリューション。
