كربيد السيليكونهو بلورة عديمة اللون، المعروف باسم اكسيد الالمونيوم. يتم إنتاجه صناعيا عن طريق تفاعل رمل الكوارتز وفحم الكوك الزائد عند درجة حرارة عالية تتراوح بين 2000-2500 درجة مئوية. له هيكل مشابه للماس وصلابة قريبة من الماس. إنها مادة كاشطة صناعية تستخدم على نطاق واسع. وإذا أضيفت إليه عناصر شوائب معينة، فإنه سيصبح أيضًا شبه موصل، ويمكن استخدامه كمادة شبه موصلة لدرجات الحرارة العالية لعناصر التسخين الكهربائي. إنه يتمتع بثبات حراري وكيميائي جيد، وقوة ميكانيكية عالية ومعامل تمدد حراري منخفض، ويستخدم أيضًا على نطاق واسع في المواد الخزفية الإنشائية ذات درجة الحرارة العالية. يمكن الحصول على ألياف سيراميك كربيد السيليكون ذات الخواص الميكانيكية الجيدة عن طريق الانحلال الحراري بدرجة حرارة عالية للسيلان الذي يحتوي على مجموعات عضوية.
نيتريد السيليكون هو نوع جديد من المواد الخزفية. إنها مادة صلبة بيضاء اللون. مثل كربيد السيليكون، فهو يتمتع بثبات حراري وكيميائي عالي. معامل الاحتكاك هو فقط 0.1-0.2، وهو ما يعادل سطح معدني مشحم بالزيت. صلابته تأتي في المرتبة الثانية بعد نيتريد الماس والبورون المكعب. أكبر منطقة تطبيق لها هي أيضًا مادة سيراميك هيكلية تتحمل درجات الحرارة العالية. تتم إضافة كمية صغيرة من أكسيد الألومنيوم إلى نيتريد السيليكون لصنع نوع جديد من السيراميك، اسمه التجاري سيالون. تم استخدام سيراميك السيرون على نطاق واسع في شفرات توربينات الغاز، وأغطية الآلات، وأجزاء المحرك، وفوهات ذيل الصواريخ، والمحامل وأدوات القطع.
محتويات
يتم تصنيع كربيد السيليكون، المعروف باسم اكسيد الالمونيوم، بشكل عام عن طريق خلط السيليكا وفحم الكوك ثم التفاعل مع الكهرباء. يتكون كربيد السيليكون من SiC، ويظهر باللون الأخضر والأسود والأصفر بسبب الشوائب. في الصناعة، يتم تقسيمه إلى فئتين حسب اللون: كربيد السيليكون الأخضر وكربيد السيليكون الأسود، ومحتوى SiC الخاص بهما هو ≥99% و98.5% على التوالي. كربيد السيليكون عبارة عن مركب رابطة تساهمية ذو رابطة ذرية قوية، ونقطة انصهار عالية، وصلابة عالية، وقوة عالية وتمدد منخفض، وموصلية حرارية عالية، وموصلية كهربائية عالية، واستقرار كيميائي قوي. لذلك، فهي مادة خام جيدة للحرارة. ومع ذلك، في جو مؤكسد، يتأكسد كربيد السيليكون بسهولة، ولا يمكن إبطاء الأكسدة إلا عندما يتم تشكيل طبقة واقية SiO2.
الصيغة الجزيئية لنتريد السيليكون هي Si3N4، وهناك نوعان من الأشكال البلورية: النوع α والنوع β، وكلاهما عبارة عن أنظمة بلورية سداسية. نيتريد السيليكون هو اللون الرمادي، مع محتوى Si3N4 بنسبة 98.5% والسيليكون الحر بنسبة 1.5%. نقطة انصهارها هي 1900 درجة مئوية (تحلل التسامي)، قوة عالية، تمدد حراري منخفض، صلابة، ومقاومة قوية للتآكل. يتم تصنيع نيتريد السيليكون عن طريق نيترة مسحوق السيليكون مع النيتروجين ثم تلبيده. وهي تستخدم أساسا في المواد الحرارية المتقدمة.
Although both silicon carbide and silicon nitride are third-generation compound semiconductors with high hardness, high wear resistance, high thermal conductivity, and high elastic modulus, there are some key differences between them:
الاستقرار الكيميائي المختلفة والمقاومة للتآكل الكيميائي
يتمتع كربيد السيليكون بمقاومة قوية للتآكل الكيميائي ويمكن أن يعمل في معظم الأحماض والقلويات، ولكنه يتمتع بمقاومة ضعيفة لدرجات الحرارة العالية؛ نيتريد السيليكون مستقر جدًا في الأحماض والقلويات القوية، ولكنه يتميز بصلابة منخفضة ومقاومة ضعيفة للتآكل.
سيناريوهات التطبيق المختلفة
يُستخدم كربيد السيليكون عادةً في صناعة أدوات مثل المثاقب والقوالب والمواد المقاومة للحرارة للأفران ذات درجة الحرارة العالية؛ ويستخدم نيتريد السيليكون في صناعة أجزاء لمحركات الطائرات وتوربينات الغاز.
الخصائص الفيزيائية المختلفة
يتمتع كربيد السيليكون بكثافة أعلى وصلابة أكبر، خاصة الحفاظ على الاستقرار في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة؛ يتميز نيتريد السيليكون بكثافة أقل وصلابة أقل، ولكنه يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل ومقاومة للتآكل.
الموصلية الحرارية المختلفة والموصلية الكهربائية
يتمتع كربيد السيليكون بموصلية حرارية ممتازة وموصلية كهربائية جيدة، ويمكن استخدامه كمادة شبه موصلة؛ يتميز نيتريد السيليكون بتوصيل حراري ضعيف، ولكن له خصائص عازلة، ويستخدم بشكل رئيسي في العزل والتغليف الإلكتروني.
ألوان مختلفة
عادة ما يكون نيتريد السيليكون مسحوقًا أبيض مصفر، في حين أن كربيد السيليكون أسود أو رمادي-أسود.
These differences make كربيد السيليكونيتمتع كل من ونيتريد السيليكون بمزايا فريدة ومجالات قابلة للتطبيق في التطبيقات الصناعية.
