เปรียบเทียบซิลิคอนคาร์ไบด์เผาผนึกไร้แรงดัน (SSiC) และซิลิคอนคาร์ไบด์ตกผลึกใหม่ (RSiC) เรียนรู้ความแตกต่างในด้านความพรุน ความแข็งแรง การนำความร้อน ความต้านทานการคืบ ความต้านทานการกัดกร่อน และอายุการใช้งาน เพื่อเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง
เมื่อเลือกวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง วิศวกรมักจะเปรียบเทียบวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสองชนิด:
- ซิลิคอนคาร์ไบด์เผาผนึกไร้แรงดัน (SSiC)
- ซิลิคอนคาร์ไบด์ตกผลึกใหม่ (RSiC)
แม้ว่าวัสดุทั้งสองจะใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) แต่ประสิทธิภาพอาจแตกต่างกันอย่างมากภายใต้สภาพการทำงานจริง
ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดไม่ใช่ความสามารถด้านอุณหภูมิ
ความแตกต่างที่แท้จริงก็คือความพรุน.
RSiC มีโครงสร้างเป็นรูพรุนแบบเปิดโดยมีความพรุนปรากฏสูงถึง 17% ในขณะที่ SSiC มีความหนาแน่นเกือบเต็มที่โดยมีความพรุนแบบเปิดเกือบเป็นศูนย์
ความแตกต่างนี้ส่งผลโดยตรงต่อ:
- ความแข็งแรงทางกล
- ความต้านทานการกัดกร่อน
- การนำความร้อน
- ต้านทานการคืบคลาน
- อายุการใช้งาน
- ความน่าเชื่อถือของโครงสร้างในระยะยาว
สำหรับเฟอร์นิเจอร์เตาเผา เตาเผาแบตเตอรี่ลิเธียม อุปกรณ์เคมี ระบบการประมวลผลเซมิคอนดักเตอร์ และการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูงอื่นๆ การทำความเข้าใจความแตกต่างนี้เป็นสิ่งสำคัญ
| วัสดุ | เปิดความพรุน |
|---|---|
| สสส | อยู่ที่ 0% |
| อาร์เอสไอซี | ≤17% |
แม้ว่าความพรุนอาจดูเหมือนเป็นคุณลักษณะเชิงโครงสร้างที่เรียบง่าย แต่มักจะเป็นตัวกำหนดว่าวัสดุจะทำงานอย่างไรภายใต้สภาวะการทำงานจริง
รูขุมขนเปิดทำหน้าที่เป็น:
- แคร็กไซต์เริ่มต้น
- เส้นทางออกซิเดชัน
- ช่องการกัดกร่อน
- เครื่องกระตุ้นความเครียด
ยิ่งความพรุนสูงเท่าใด ความเสี่ยงของการเสื่อมสภาพระหว่างการใช้งานในระยะยาวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
อาร์เอสไอซีประกอบด้วย:
- เม็ด SiC ขนาดใหญ่
- เปิดเครือข่ายรูขุมขน
- โครงสร้างน้ำหนักเบา
ข้อดีได้แก่:
✔ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ดี
✔ความหนาแน่นต่ำกว่า
✔ โครงสร้างเฟอร์นิเจอร์เตาเผาน้ำหนักเบา
✔ การผลิตที่คุ้มค่าสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่
SSiC ประกอบด้วย:
- เม็ด SiC ละเอียด
- การยึดเกาะของเมล็ดพืชที่แข็งแกร่ง
- โครงสร้างหนาแน่นเกือบสมบูรณ์
ข้อดีได้แก่:
- ✔มีความแข็งแรงเชิงกลสูง
- ✔ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม
- ✔ ทนทานต่อการสึกหรอที่เหนือกว่า
- ✔ ความเสถียรของมิติที่โดดเด่น
- ✔อายุการใช้งานยาวนาน
| คุณสมบัติ | หน่วย | สสส | อาร์เอสไอซี |
| เนื้อหา SiC | % | ≥98% ปริมาตร | ≥99% |
| ความหนาแน่น | กรัม/ซม.³ | ≥3.06 | 2.65–2.75 |
| เปิดความพรุน | % | ➤0 | ≤17 |
| ความแข็งของวิคเกอร์ | HV1 | 2350 | พ.ศ. 2343–2543 |
| ความแข็งแบบร็อคเวลล์ | R45N | 93 | – |
| ความต้านทานแรงดัดงอ (20°C) | MPa | 320–400 | 90–100 |
| ความต้านทานแรงดัดงอ (อุณหภูมิสูง) | MPa | 300–400 @1300°C | 100–110 @1200°ซ |
| โมดูลัสยืดหยุ่น | เกรดเฉลี่ย | 410 | ต่ำกว่า |
| ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน | 10⁻⁶/ก | 4.0 | 4.6 |
| การนำความร้อน (20°C) | W/ม·เค | 196 | ต่ำกว่า |
| การนำความร้อน (1200°C) | W/ม·เค | 60 | 35–36 |
| ความต้านทานการกระแทกด้วยความร้อน | ∆T °C | >350 | ดีมาก |
| อุณหภูมิบริการสูงสุด (อากาศ) | องศาเซลเซียส | 1650 | 1650 |
ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งระหว่าง SSiC และ RSiC คือความแข็งแรงทางกล
สสส
- 320–400 MPa ที่อุณหภูมิห้อง
- 300–400 MPa ที่ 1300°C
อาร์เอสไอซี
- 90–100 MPa ที่อุณหภูมิห้อง
- 100–110 MPa ที่ 1200°C
ซึ่งหมายความว่า SSiC ให้ประมาณ:
กว่าอาร์เอสไอซี
สำหรับการใช้งานเช่น:
- ลูกกลิ้งซิลิคอนคาร์ไบด์
- คานเตาเผาช่วงยาว
- ส่วนประกอบเตาแบตเตอรี่ลิเธียม
- เฟอร์นิเจอร์เตาเผาโครงสร้าง
ความแตกต่างนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง
เนื่องจาก RSiC มีรูขุมขนที่เปิดอยู่:
- ไอระเหยสามารถทะลุผ่านโครงสร้างได้
- ออกซิเดชั่นดำเนินไปได้ง่ายขึ้น
- ชนิดกัดกร่อนสามารถเข้าถึงบริเวณที่ลึกกว่าได้
เมื่อเวลาผ่านไป สิ่งนี้อาจนำไปสู่:
- การเสื่อมสภาพของพื้นผิว
- ลดความแข็งแรง
- โครงสร้างอ่อนแอลง
ความพรุนใกล้ศูนย์ช่วยลด:
- การซึมผ่านของสารเคมี
- เส้นทางออกซิเดชัน
- การกัดกร่อนภายใน
เป็นผลให้ SSiC ทำงานได้ดีเป็นพิเศษใน:
- การผลิตวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียม
- ระบบการประมวลผลทางเคมี
- อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์
- บรรยากาศเตาหลอมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
SSIC:60 วัตต์/เมตร·เค
อาร์เอสไอซี:35–36 วัตต์/เมตร·เค
SSiC ถ่ายเทความร้อนได้เร็วกว่ามาก
สิทธิประโยชน์ ได้แก่:
- การไล่ระดับความร้อนลดลง
- การกระจายอุณหภูมิสม่ำเสมอมากขึ้น
- ความเข้มข้นของความเครียดจากความร้อนต่ำลง
สิ่งนี้มีส่วนช่วยโดยตรงในการปรับปรุงความน่าเชื่อถือ
เนื่องจากโครงสร้างมีรูพรุน:
- การเลื่อนขอบเขตของเมล็ดข้าวเกิดขึ้นได้ง่ายขึ้น
- ความเครียดมุ่งไปที่รูขุมขน
- การเสียรูปในระยะยาวเพิ่มขึ้น
โครงสร้างที่หนาแน่นให้:
- การยึดเกาะของเมล็ดพืชที่แข็งแกร่ง
- โมดูลัสยืดหยุ่นประมาณ 410 GPa
- ความเสถียรของมิติที่ดีเยี่ยม
สำหรับการทำงานต่อเนื่องเกิน 1,000 ชั่วโมง โดยทั่วไป SSiC จะรักษารูปทรงไว้ได้ดีกว่า RSiC มาก
✔โครงสร้างน้ำหนักเบาเป็นสิ่งสำคัญ
✔ ความต้านทานการกระแทกจากความร้อนเป็นข้อกำหนดหลัก
✔โหลดทางกลค่อนข้างต่ำ
การใช้งานทั่วไป ได้แก่:
- จานเซ็ทเตอร์
- เฟอร์นิเจอร์เตาเผาน้ำหนักเบา
- หัวฉีดเตา
- โครงสร้างการหมุนเวียนด้วยความร้อน
✔ มีภาระทางกลสูง
✔ จำเป็นต้องมีโครงสร้างช่วงยาว
✔ มีบรรยากาศที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
✔อายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นสิ่งสำคัญ
การใช้งานทั่วไป ได้แก่:
- ลูกกลิ้งซิลิคอนคาร์ไบด์
- คานซิลิคอนคาร์ไบด์
- ท่อป้องกันเทอร์โมคัปเปิ้ล
- เฟอร์นิเจอร์เตาเผาแบตเตอรี่ลิเธียม
- อุปกรณ์แปรรูปทางเคมี
สำรวจโซลูชันซิลิคอนคาร์ไบด์ของเรา:
- บีมอาร์เอสไอซี
- ลูกกลิ้ง RSiC
- แผ่นตัวเซ็ต RSiC
- RSiC เตาเผาเฟอร์นิเจอร์
เว็บไซต์:
เลขที่
โดยทั่วไป SSiC จะมีกำลังรับแรงดัดงอสูงกว่า RSiC ถึงสามถึงสี่เท่า
วัสดุทั้งสองทำงานได้ดี
RSiC มักถูกเลือกสำหรับการใช้งานแบบหมุนเวียนความร้อนน้ำหนักเบา ในขณะที่ SSiC ให้ความปลอดภัยที่มากกว่าเนื่องจากมีความแข็งแรงสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัด
สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีภาระงานสูง มีฤทธิ์กัดกร่อน หรือทำงานต่อเนื่อง โดยทั่วไป SSiC จะให้อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นอย่างมาก
กระบวนการเผาผนึกแบบไร้แรงดันสร้างโครงสร้างจุลภาคที่มีความหนาแน่นเกือบเต็ม ส่งผลให้มีความแข็งแรงสูงขึ้น ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีขึ้น ทนทานต่อการสึกหรอที่เหนือกว่า และอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
แม้ว่าทั้ง SSiC และ RSiC จะเป็นวัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์ แต่ประสิทธิภาพทางวิศวกรรมก็แตกต่างกันอย่างมาก
- โครงสร้างน้ำหนักเบา
- ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ดี
- โซลูชันที่คุ้มค่าสำหรับการใช้งานที่มีโหลดต่ำ
- ความพรุนใกล้ศูนย์
- ความแข็งแรงทางกลที่ยอดเยี่ยม
- ต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่า
- ต้านทานการคืบคลานได้ดีเยี่ยม
- อายุการใช้งานยาวนานขึ้น
สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงที่ต้องการความเสถียรของโครงสร้าง ความน่าเชื่อถือ ความต้านทานการกัดกร่อน และอายุการใช้งานที่ยาวนาน โดยทั่วไปแล้ว ซิลิคอนคาร์ไบด์เผาผนึกไร้แรงดัน (SSiC) มักเป็นตัวเลือกทางวิศวกรรมที่ต้องการ
ทีมวิศวกรของเราสามารถช่วยประเมิน:
- อุณหภูมิในการทำงาน
- โหลดทางกล
- สภาวะการปั่นจักรยานด้วยความร้อน
- อายุการใช้งานที่คาดหวัง
ติดต่อเราเพื่อรับการสนับสนุนการเลือกวัสดุ:
เว็บไซต์: https://www.hitech-ceram.com/
อีเมล:Scarlett.s@kegugroup.com
มณฑลส่านซี Kegu ใหม่วัสดุเทคโนโลยี Co., Ltd.
โซลูชันเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ขั้นสูงสำหรับอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง
