Қазіргі заманғы өнеркәсіп пен технологияның үздіксіз дамуында материалдардың өнімділігі шешуші рөл атқарады. Әсіресе, жоғары температуралы ортаның қиындықтарына тап болған кезде, материалдың жұмыс істеу тұрақтылығы байланысты жабдықтар мен өнімдердің өнімділігі мен қызмет ету мерзіміне тікелей әсер етеді.Кремний карбидінен жасалған өнімдер, жоғары температураға төзімділігімен, біртіндеп көптеген жоғары температуралы қолдану салалары үшін тамаша таңдауға айналуда.
Химиялық құрылым тұрғысынан кремний карбиді екі элементтен тұратын қосылыс: кремний (Si) және көміртек (C). Бұл бірегей атомдық қосылыс кремний карбидіне ерекше физикалық және химиялық қасиеттер береді. Оның кристалдық құрылымы өте тұрақты, ал атомдар коваленттік байланыстар арқылы тығыз байланысқан, бұл кремний карбидіне жоғары температураға төзімділігінің негізі болып табылатын күшті ішкі байланыс күшін береді.
Практикалық қолданыстарға назар аударсақ, кремний карбиді өнімдерінің жоғары температураға төзімділік артықшылығы толық көрінеді. Жоғары температуралы өнеркәсіптік пештер саласында дәстүрлі қаптама материалдары ұзақ уақыт бойы жоғары температура әсерінен жұмсаруға, деформацияға және тіпті зақымдалуға бейім, бұл пештің қалыпты жұмысына әсер етіп қана қоймай, сонымен қатар жиі ауыстыруды қажет етеді, шығындар мен техникалық қызмет көрсету қиындықтарын арттырады. Кремний карбидінен жасалған қаптама материалы пешке берік «қорғаныс костюмін» киюге ұқсайды. 1350 ℃ жоғары температурада ол тұрақты физикалық және химиялық қасиеттерді сақтай алады және оңай жұмсармайды немесе ыдырамайды. Бұл пеш қаптамасының қызмет ету мерзімін едәуір ұзартып, техникалық қызмет көрсету жиілігін азайтып қана қоймай, сонымен қатар жоғары температуралы ортада өнеркәсіптік пештердің тиімді және тұрақты жұмысын қамтамасыз етеді, өндіріс процесіне сенімді кепілдік береді.
Мысалы, аэроғарыш саласында жоғары жылдамдықпен ұшқан кезде ұшақтар ауамен қарқынды үйкеліс арқылы көп мөлшерде жылу бөледі, бұл беткі температураның күрт көтерілуіне әкеледі. Бұл ұшақтарда қолданылатын материалдардың жоғары температураға төзімділігі жақсы болуын талап етеді, әйтпесе олар қауіпсіздікке елеулі қауіп төндіреді. Кремний карбиді негізіндегі композиттік материалдар жоғары температураға төзімділігінің арқасында ұшақ қозғалтқышының компоненттері мен ұшақтың термиялық қорғаныс жүйелері сияқты негізгі бөлшектерді өндіру үшін маңызды материалдарға айналды. Ол өте жоғары температура жағдайында жақсы механикалық өнімділікті сақтай алады, компоненттердің құрылымдық тұтастығын қамтамасыз етеді, ұшақтарға жылдамдық пен температура шектеулерін жеңуге көмектеседі және тиімдірек және қауіпсіз ұшуға қол жеткізе алады.
Микроскопиялық тұрғыдан алғанда, кремний карбидінің жоғары температураға төзімділігінің құпиясы оның кристалдық құрылымында және химиялық байланыс сипаттамаларында жатыр. Бұрын айтылғандай, кремний карбиді атомдары арасындағы коваленттік байланыс энергиясы өте жоғары, бұл атомдардың жоғары температурада торлы орындарынан оңай ажырауын қиындатады, осылайша материалдың құрылымдық тұрақтылығын сақтайды. Сонымен қатар, кремний карбидінің жылулық кеңею коэффициенті салыстырмалы түрде төмен, ал температура күрт өзгерген кезде оның көлемінің өзгеруі салыстырмалы түрде аз болады, бұл жылулық кеңею мен жиырылу салдарынан кернеу концентрациясынан туындаған материалдың сыну мәселесін тиімді түрде болдырмайды.
Технологияның үздіксіз дамуымен кремний карбидінен жасалған өнімдердің өнімділігі де үздіксіз жақсарып келеді. Зерттеушілер кремний карбидінен жасалған өнімдердің жоғары температураға төзімділігін арттыру үшін дайындау процесін, материалдық құрамдарды оңтайландыруды және басқа да құралдарды жетілдірді, сонымен қатар оларды көптеген салаларда қолдану мүмкіндіктерін кеңейтті. Болашақта біз кремний карбидінен жасалған өнімдер жаңа энергетика, электроника және металлургия сияқты көптеген салаларда тамаша жоғары температураға төзімділігімен жарқырап, жылу шығаратынына және әртүрлі салалардың дамуына ықпал ететініне сенеміз.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 11 шілде