反应结合碳化硅 (SiSiC) 与无压烧结碳化硅 (SSiC):技术比较

碳化硅陶瓷广泛应用于半导体、高温和腐蚀性工业环境。其中包括, 反应键合碳化硅(SiSiC)无压烧结碳化硅 (SSiC) 代表了两种根本不同的材料系统。虽然两者都以碳化硅为基础,但它们 成分、微观结构、性能极限和成本结构 差异很大。. 

碳化硅(SiC)组件

材料构成

碳化硅(反应结合碳化硅)

碳化硅是通过将熔融硅渗入多孔碳或碳化硅-碳预型件而生产出来的。在浸润过程中,硅与碳发生反应形成二次碳化硅,而一部分碳化硅则在浸润过程中与碳发生反应形成二次碳化硅。 最终结构中残留的游离硅.

典型成分(按重量计):

  • 碳化硅:≥ 83%

  • 自由 Si: ≤ 16%

游离硅的存在提高了材料的致密性和尺寸稳定性,但也限定了材料的温度和腐蚀上限。.

SSiC(无压烧结碳化硅)

SSiC 由高纯度碳化硅粉末制成,通过固态烧结进行致密化,无需外加压力。其微观结构如下 近 100% SiC, 晶界清晰,无游离硅相。.

典型纯度

  • 碳化硅含量:≈ 99%

物理和机械特性

密度和孔隙率

  • SiSiC: 密度 ≥ 3.02 g/cm³,孔隙率 ≤ 0.3%

  • SSiC: 密度 ≈ 3.15 g/cm³,开放孔隙率接近零

更高的密度和纯度使 SSiC 在极端条件下具有卓越的机械可靠性。.

强度和弹性特性

财产 SiSiC SSiC
挠曲强度(20 °C) ≥ 250 兆帕 ≈ 450 兆帕
挠曲强度(1200 °C) ≥ 280 兆帕 保持高强度
弹性模量 ≥ 300 GPa ≈ 430 GPa
断裂韧性 - ≈ 4 MPa-m¹ᐟ²
泊松比 - 0.14

热性能

财产 SiSiC SSiC
导热系数(25 °C) ≥ 140 W/m-K ≈ 110 W/m-K
热膨胀系数 (4.5 ± 0.5) ×10-⁶ /K ≈ 4.0 ×10-⁶ /K
最高使用温度 ~1350 °C >1600 °C
熔点 - ~2800 °C
比热 - 0.8 焦耳/克-千克

电气性能

财产 SSiC
介电常数(1 兆赫) ≈ 10
介质损耗(1 MHz) ≈ 0.001
介电强度 ~1 × 10⁶ V/cm
电阻率 10⁷-10⁹ Ω 厘米
SSiC 在很宽的温度范围内具有稳定的绝缘性能,因此适用于高可靠性的电子环境。.

典型应用

SiSiC 应用

  • 半导体吸收体和支撑板

  • 窑具和滚筒部件

  • 热交换器

  • 大型结构件

SSiC 应用

  • 高端机械密封

  • 高温半导体工艺组件

  • 强腐蚀性化学环境

  • 航空航天和高可靠性系统

相关链接