У безперервному розвитку сучасної промисловості та технологій експлуатаційні характеристики матеріалів відіграють вирішальну роль. Особливо в умовах високих температур, стабільність роботи матеріалу безпосередньо впливає на продуктивність та термін служби відповідного обладнання та виробів.Вироби з карбіду кремнію, завдяки своїй чудовій стійкості до високих температур, поступово стають ідеальним вибором для багатьох галузей застосування, що працюють при високих температурах.
Карбід кремнію, з точки зору хімічної структури, являє собою сполуку, що складається з двох елементів: кремнію (Si) та вуглецю (C). Це унікальне атомне поєднання надає карбіду кремнію унікальні фізичні та хімічні властивості. Його кристалічна структура дуже стабільна, а атоми тісно пов'язані ковалентними зв'язками, що забезпечує карбіду кремнію сильну внутрішню силу зв'язку, яка є основою його стійкості до високих температур.
Якщо звернути увагу на практичне застосування, то перевага карбіду кремнію у стійкості до високих температур повністю проявляється. У галузі високотемпературних промислових печей традиційні футеровальні матеріали схильні до розм'якшення, деформації та навіть пошкодження при тривалому впливі високих температур, що не тільки впливає на нормальну роботу печі, але й вимагає частої заміни, збільшуючи витрати та труднощі з обслуговуванням. Футеровальний матеріал з карбіду кремнію подібний до міцного «захисного костюма» для печі. При температурах до 1350 ℃ він все ще може зберігати стабільні фізичні та хімічні властивості і не легко розм'якшується або розкладається. Це не тільки значно подовжує термін служби футеровки печі та зменшує частоту технічного обслуговування, але й забезпечує ефективну та стабільну роботу промислових печей у високотемпературних середовищах, забезпечуючи надійні гарантії виробничого процесу.
Наприклад, в аерокосмічній галузі, під час польотів на високих швидкостях, літаки виділяють велику кількість тепла через інтенсивне тертя об повітря, що призводить до різкого підвищення температури поверхні. Це вимагає, щоб матеріали, що використовуються в літаках, мали добру стійкість до високих температур, інакше вони зіткнуться з серйозними загрозами безпеці. Композитні матеріали на основі карбіду кремнію стали важливими матеріалами для виготовлення ключових деталей, таких як компоненти авіаційних двигунів та системи теплового захисту літаків, завдяки своїй чудовій стійкості до високих температур. Вони можуть підтримувати хороші механічні характеристики в умовах екстремально високих температур, забезпечувати структурну цілісність компонентів, допомагати літакам долати обмеження швидкості та температури, а також досягати більш ефективного та безпечного польоту.
З мікроскопічної точки зору, секрет високотемпературної стійкості карбіду кремнію полягає в його кристалічній структурі та характеристиках хімічних зв'язків. Як згадувалося раніше, енергія ковалентного зв'язку між атомами карбіду кремнію дуже висока, що ускладнює легке відривання атомів від їхніх положень у ґратці за високих температур, тим самим зберігаючи структурну стабільність матеріалу. Крім того, коефіцієнт теплового розширення карбіду кремнію відносно низький, а зміна його об'єму відносно невелика при різкій зміні температури, що ефективно дозволяє уникнути проблеми руйнування матеріалу, спричиненого концентрацією напружень внаслідок теплового розширення та стиснення.
З постійним розвитком технологій, характеристики карбідокремнієвих виробів також постійно покращуються. Дослідники вдосконалили процес виробництва, оптимізували рецептури матеріалів та інші засоби для підвищення стійкості карбідокремнієвих виробів до високих температур, а також розширили можливості їх застосування в інших галузях. Ми вважаємо, що в майбутньому карбідокремнієві вироби будуть використовуватись та генерувати тепло в більшій кількості галузей, таких як нова енергетика, електроніка та металургія, завдяки своїй чудовій стійкості до високих температур, сприяючи розвитку різних галузей промисловості.
Час публікації: 11 липня 2025 р.