Ränikarbiidi määratlus

Ränikarbiid (SiC) on lahustumatu kristalne ühend, mis koosneb ränist ja süsinikust. SiC, mida tavaliselt nimetatakse kaubanduslikuks nimetuseks "karborundum", esineb looduslikult ka üliharuldase mineraalina moissanit.

PEEKi kasutatakse elektroonikaseadmetes, mis töötavad kõrgetel temperatuuridel ja pingetel, näiteks toiteallikates. Lisaks sellele on see oluline materjal elektrisõidukites; selle lubab suurendada sõiduraadiust ja parandada energiatõhusust akude pikema eluea ja suurema energiatõhususe kaudu.

See on looduslikult abrasiivne materjal

Ränikarbiid, mida tavaliselt nimetatakse SiC-ks, on äärmiselt abrasiivne materjal, mida tavaliselt leidub meteoriitides ja haruldases mineraalis moissanit. Täielikult ränist ja süsinikust koosnev SiC võib olla legeeritud lämmastiku või fosforiga n-tüüpi pooljuhtide või alumiiniumi, boori või galliumiga p-tüüpi pooljuhtide jaoks. Tööstuslikus liivapaberis on sageli üheks koostisosaks SiC, samas kui selle teravad terad suudavad vaevata lihvida metalli, klaasi, marmorist korkkivi keskmise tihedusega kiudplaat keskmise tihedusega kiudplaat kiireks abrasiivseks kasutamiseks - ideaalne abrasiivmaterjalina kasutamiseks!

Alumiinium on ideaalne materjalivalik suure jõudlusega rakenduste jaoks, mis nõuavad tugevaid keemilisi omadusi, soojusjuhtivust, madalat paisumistegurit ja kulumiskindlust. Seda mitmekülgset metalli võib tänu oma kõvadusele leida sellistes rakendustes nagu abrasiivsed, kulumiskindlad osad ja tulekindlad materjalid; elektroonika tänu oma stabiilsusele ja usaldusväärsusele; samuti metallurgilised rakendused tänu oma kuumakindlusele.

Ränikarbiidi ainulaadsed mehaanilised ja keemilised omadused teevad sellest suurepärase materjalivaliku suure jõudlusega tehnilistes rakendustes, näiteks pumpade laagrites, ventiilides, liivapritsesüstikutes, ekstrusioonivormides, vastupidavus korrosioonikindlus ja kõrge sulamistemperatuur teevad sellest suurepärase materjali, mida kasutada äärmuslikes tehnilistes olukordades. Raske pinnas võib tekitada oma pinnal vähem hõõrdumist võrreldes kergete pinnasetingimustega, samas kui ränikarbiiditolm võib põhjustada inimestel mitteprogresseeruvat kopsufibroosi.

See on keraamiline materjal

Ränikarbiid, mida üldisemalt nimetatakse karborundiks, on räni ja süsiniku erakordselt kõva kristalne ühend, mida on pikka aega kasutatud abrasiivmaterjalina alates selle kasutuselevõtust 19. sajandi lõpus. Sellest ajast saadik on seda kasutatud peamiselt lihvketaste ja lõiketööriistade valmistamisel, kuid selle mitmekülgne kasutusala ulatub tööstuslike ahjude tulekindlast vooderdusest ja kulumiskindlatest osadest pumpades ja rakettmootorites kuni keraamika ja pooljuhtideni; tänu korrosiooni- ja oksüdatsioonikindlusele ning kõrge temperatuuritaluvusele ja minimaalsele soojuspaisumisele on see üks tänapäeval kõige laialdasemalt kasutatavatest keraamilistest materjalidest.

Ränikarbiid on mitte-oksiidne keraamiline materjal, mille ribalõhe on kolm korda suurem kui tavalistel ränipooljuhtidel, mis tähendab, et see peab vastu kõrgematele pingetele. Lisaks sellele tekitab selle paagutamine väga väikeseid osakesi, mis tõenäoliselt kahjustavad elektroonilisi lülitusi vähem. Kui lisatakse dopante, nagu boor ja alumiinium, muutub ränikarbiid p-tüüpi pooljuhiks; kui aga lisatakse fosforit ja lämmastikku, muutub see n-tüüpi pooljuhiks.

Ränikarbiidi paagutamine on lihtne protsess, mille käigus saadakse tihedaid ja silmapaistvate mehaaniliste omadustega tooteid. Selle kõvadus on kriitilise tähtsusega paljude abrasiivsete töötlemisprotsesside puhul, nagu lihvimine, veepihustustöötlus ja liivapritsimine; kaasaegsed lapidariidid hindavad ka ränikarbiidi vastupidavust ja suurt mõõtmete stabiilsust; seda võib kasutada isegi sportautode või muude sõidukite suure jõudlusega piduriketaste valmistamiseks.

See on võimsuselektroonika materjal

Ränikarbiid ehk SiC on mitte-oksiidne keraamiline materjal, mida kasutatakse alates abrasiivsetest ja kulumiskindlatest osadest oma kõvaduse tõttu kuni metallurgia ja tulekindlate materjalideni oma kuumakindluse ja soojuspaisumise tõttu; jõuelektroonika rakendustes tänu oma pingetaluvuse omadustele; legeeritud lämmastiku või fosforiga, et moodustada n-tüüpi pooljuhte või berülliumi, boori ja alumiiniumiga, et moodustada p-tüüpi pooljuhte; tema tiheda kristallstruktuuriga materjal moodustab erineva keemilise koostise ja elektriliste omadustega polütüüpe; kuigi ta on vees mittelahustuv, lahustub ta leelistes või rauda sisaldavates keskkondades.

SiC erineb ränist palju laiema ribalõhe poolest, mis võimaldab tal näidata pooljuhtivust. Seetõttu on see ideaalne materjalivalik kõrgepingerakenduste jaoks, mis talub kümme korda suuremaid pingeid kui räni.

Ränikarbiidil on suurepärane soojusjuhtivus, mis võimaldab taluda kuni 1400 kraadi temperatuuril, mis on oluliselt kõrgem kui standardse räni 175 kraadi piirväärtus. Seetõttu vähendab ränikarbiid aktiivsete jahutussüsteemide vajadust võimsates elektroonikaseadmetes, näiteks alalisvoolu muundurites ja pardalaadijates.

Ränikarbiidi saab valmistada erinevate protsesside, sealhulgas reaktsiooni- ja CVD-meetodite abil. Reaktsiooniga seotud meetodid hõlmavad pulbrilise ränikarbiidi segamist süsinikupulbri ja plastifikaatoriga enne selle vormimist soovitud kujule, enne kui segus olev plastifikaator põletatakse ära. CVD hõlmab puhta räniliiva kuumutamist koksiga segatuna tellisest elektritakistuse tüüpi ahjus, kusjuures voolu juhitakse läbi selle juhi; hiljem jahvatatakse see peeneks pulbriks, et seda saaks kasutada abrasiivmaterjalina.

See on autotööstuse materjal

Ränikarbiid ehk SiC on üks kõvemaid teadaolevaid aineid. Seda kasutatakse peamiselt mootorsõidukite materjalina sportautode ja superautode suure jõudlusega pidurikettides; seda materjali kasutatakse aga ka pooljuhtide ja jõuelektroonika komponentides, kuna selle suurepärased füüsikalised ja elektrilised omadused muudavad selle sobivaks kõrgepingerakenduste jaoks.

Keraamilised materjalid, millel on soovitavad mitte-oksiidkeraamilised omadused, on suurepärane valik paljude tööstuslike rakenduste jaoks, alates anduritest ja pooljuhtseadmetest kuni kantava tehnoloogia ja meditsiiniliste implantaatideni. Erinevate alumiiniumi, boori või süsiniku kogustega legeeritud keraamilised materjalid võimaldavad saavutada eri tööstuslikeks kasutusaladeks spetsiifilisi jõudlusomadusi ning neid saab toota madalpingeseadmeteks kõrgepinge kasutamiseks.

SiC aatomistruktuur muudab selle suurepäraseks juhiks, mistõttu sobib see ideaalselt transistorina kasutamiseks elektrisõidukites (EV). Need kiibid vähendavad töö käigus tekkivat soojust, mis suurendab tõhusust ja pikendab aku kasutusiga, samuti on nad võimelised taluma kõrgemaid töötemperatuure, mistõttu ei ole vaja kasutada aktiivseid jahutussüsteeme, mis suurendavad elektrisõiduki kaalu ja muudavad selle konstruktsiooni keerulisemaks.

Ränikarbiidi tootmine on aja jooksul muutunud, kuid selle põhiprotsess on endiselt sarnane Edward Achesoni poolt 1891. aastal kasutusele võetud protsessiga. Puhta räniliiva ja koksisöe segu kuumutatakse elektriahjus, kuni see süüdatakse süsinikujuhist valmistatud elektrilise süüteküünla abil, mille tulemusel tekivad erksad rohelised kristallid, millel on märkimisväärne kõvadus.