เหตุผลที่ขุมขวางสามารถปรับปรุงการทํางานในอุณหภูมิสูง SiC Applications

ในการเลือกวัสดุ ความเชื่อทั่วไปคือ

ความขวางต่ํากว่า = ผลงานที่ดีกว่า

การสมมุติฐานนี้ทําให้นักวิศวกรหลายคนชอบ:

• เซรามิคหนา
• วัสดุความแข็งแรงสูง

อย่างไรก็ตาม ในระบบอุณหภูมิสูง นี่ไม่ใช่เรื่องจริงเสมอไป

กลยุทธ์ทางวิศวกรรมทั่วไป

• ความหนาแน่นสูง → ความแข็งแรงสูง
• ช่องเลื่อมต่ํากว่า → ความน่าเชื่อถือสูงกว่า

ดังนั้น:

วัสดุที่มีขั้วขั้ว ถือว่าอ่อนแอและไม่น่าเชื่อถือ

ในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูงจริง

• วัสดุที่หนาแน่นอาจแตกจากการเครียดทางความร้อน
• องค์ประกอบ SiC มีขุมบางส่วน (เช่น RSiC) แสดงผลงานที่ยาวนานที่มั่นคง
• ความล้มเหลวไม่ได้เกี่ยวข้องกับความหนาแน่นเสมอ

นี่ชี้ให้เห็นว่ารูขุมมีบทบาทที่แตกต่างกัน

ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น ผลประกอบการถูกกํากับโดย:

• ความเครียดทางความร้อน
• ภาวะอุณหภูมิ
• สภาพจํากัด

ไม่ใช่แค่ความแข็งแรงทางกล

โครงสร้างที่มีขั้วให้:

พื้นที่ภายในสําหรับการบิด

ทําให้:

• การปรับความเครียดขนาดเล็ก
• การลดความเครียดภายใน

เมื่อเทียบกับวัสดุที่หนาแน่น:

• ความเครียดไม่ค่อยมุ่งเน้น
• เริ่มการแตกช้า

ในระบบอุณหภูมิสูง:

• อุณหภูมิไม่เท่ากัน
• องค์ประกอบประสบความผิดพลาดทางความร้อน

วัสดุขัดขวาง

• มีความสามารถในการนําไฟได้ต่ํากว่า
• ลดการถ่ายทอดความร้อนอย่างรวดเร็ว

ซึ่งนําไปสู่:

• ระดับอุณหภูมิที่ราบเรียบกว่า
• ความเครียดทางความร้อนที่ต่ํากว่า

วัสดุที่หนาแน่นมีพฤติกรรมเช่น

โครงสร้างที่แข็งแกร่ง และมีข้อจํากัดสูง

วัสดุขัดขวาง

• แสดงความเชื่อฟังเล็กน้อย
• ลดความเครียดที่เกิดจากการจํากัด

โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่สําคัญ ใกล้กับตัวสนับสนุนและขอบ

ในวัสดุที่หนาแน่น:

• การแตกกระจายตัวอย่างรวดเร็ว เมื่อเริ่ม

ในโครงสร้างที่มีรู:

• ช่องรูปร่างเป็นอุปสรรค
• เส้นทางของรอยแตกกลายเป็นไม่ปกติ

นี่ทําให้การแพร่กระจายของรอยแตกช้าลง

หนาส่วนประกอบของซิลิคอนคาร์บิด (SSiC) ที่ไม่อัดแรงให้ความแข็งแกร่งสูง ความแข็งแรงสูง และความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดี

ในทางตรงกันข้าม ระบบซิลิคอนคาร์ไบดโปรัส เช่นวัสดุ SiC ที่เชื่อมต่อด้วยปฏิกิริยาหรือกระจกกระจกใหม่สามารถให้ความอดทนต่อความเครียดทางความร้อนและความทนทานต่อการแตกที่ดีขึ้นในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูงบางแห่ง

ดังนั้น การมีขุมขวางไม่ควรมองว่าเป็นความบกพร่อง แต่เป็นลักษณะการออกแบบโครงสร้างที่ตรงกับสภาพการทํางานเฉพาะเจาะจง

ในระบบเตาอบ

• ส่วนประกอบ SiC ที่หนาแน่น ให้ความแข็งแกร่งโครงสร้างสูงขึ้น
• ขณะที่วัสดุ SiC ที่มีขุมขวาง จะสามารถทนความร้อนได้ดีกว่า

สําหรับการใช้งานที่ต้องการความจุสูงองค์ประกอบโครงสร้างเซรามิก SSiCถูกเลือกโดยทั่วไป

สําหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและภาระที่ต่ําที่มีวงจรความร้อนที่รุนแรงระบบซิลิคอนคาร์ไบดที่มีขุมสามารถให้ความมั่นคงทางความร้อนที่ดีขึ้น

การเลือกวัสดุต้องตรงกับสภาพของระบบ

• ความหน่วงสูง → SiC หนา (SSiC)
• อุณหภูมิสูง / ความเปลี่ยนแปลงทางความร้อน → SiC มีขุม (RSiC)

SiC ที่มีขุมเป็นประโยชน์เมื่อ:

• ความเทียบความร้อนสูงมาก
• อุตสาหะมีแรงเฉลี่ย
• ความมั่นคงในระยะยาวจําเป็น

SiC ที่มีขั้วขั้วอาจไม่เหมาะสมเมื่อ:

• ความหนักในการบิดสูง
• ความแข็งแกร่งของโครงสร้างเป็นสิ่งสําคัญ

การมีขุมขวางสามารถเพิ่มผลงานได้ เพราะ:

• มันลดความเครียดทางความร้อน
• มันช่วยลดความเครียด
• มันชะลอการแพร่กระจายของรอยแตก

โดยเฉพาะในสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิสูง

ความหนาแน่นที่สูงขึ้น ไม่ได้ดีกว่า

คุณสมบัติของวัสดุขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการทํางาน

โครงสร้างซิลิคอนคาร์ไบด์ที่แตกต่างกันเหมาะสําหรับสภาพแวดล้อมการทํางานที่แตกต่างกัน

วัสดุ SSiC ที่หนาแน่นถูกใช้อย่างแพร่หลายสําหรับ

• ความจุสูง
• ความต้านทานต่อการกัดกรอง
• และความมั่นคงด้านมิติ

วัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีขุมขัดมักถูกเลือกสําหรับ:

• ความอดทนต่อความเครียดทางความร้อน
• ความต้านทานในการหมุนเวียนทางความร้อน
• และโครงสร้างความเบาที่ใช้อุณหภูมิสูง

สํารวจ:

• องค์ประกอบของซิลิคอนคาร์ไบด์ (SSiC) ที่ไม่อัดแรง
• ผลิตภัณฑ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีปฏิกิริยา