Siliziumkarbidist ein farbloser Kristall, allgemein bekannt als Korund. Es wird industriell durch die Reaktion von Quarzsand und überschüssigem Koks bei einer hohen Temperatur von 2000–2500℃ hergestellt. Es hat eine diamantähnliche Struktur und eine diamantähnliche Härte. Es ist ein weit verbreitetes industrielles Schleifmittel. Wenn ihm bestimmte Verunreinigungselemente hinzugefügt werden, wird es auch zu einem Halbleiter, der als Hochtemperaturhalbleiter für elektrische Heizelemente verwendet werden kann. Es verfügt über eine gute thermische und chemische Stabilität, eine hohe mechanische Festigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und wird auch häufig in Hochtemperatur-Strukturkeramikmaterialien verwendet. Siliziumkarbid-Keramikfasern mit guten mechanischen Eigenschaften können durch Hochtemperaturpyrolyse von Silan mit organischen Gruppen erhalten werden.
Siliziumnitrid ist ein neuartiges Keramikmaterial. Es ist ein cremefarbener Feststoff. Es weist wie Siliziumkarbid eine hohe thermische und chemische Stabilität auf. Der Reibungskoeffizient beträgt nur 0,1-0,2, was einer mit Öl geschmierten Metalloberfläche entspricht. Seine Härte übertrifft nur Diamant und kubisches Bornitrid. Sein größtes Anwendungsgebiet ist auch die Verwendung als Hochtemperatur-Strukturkeramikwerkstoff. Eine kleine Menge Aluminiumoxid wird Siliziumnitrid zugesetzt, um eine neue Art von Keramik herzustellen, deren Handelsname Sialon ist. Seron-Keramik wird häufig in Gasturbinenschaufeln, Maschinengehäusen, Triebwerksteilen, Raketenheckdüsen, Lagern und Schneidwerkzeugen verwendet.
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Siliziumkarbid, allgemein bekannt als Korund, wird im Allgemeinen durch Mischen von Siliziumdioxid und Koks und anschließende Reaktion mit Elektrizität hergestellt. Siliziumkarbid besteht aus SiC und erscheint aufgrund von Verunreinigungen grün, schwarz und gelb. In der Industrie wird es je nach Farbe in zwei Kategorien eingeteilt: grünes Siliziumkarbid und schwarzes Siliziumkarbid, und ihr SiC-Gehalt beträgt ≥99 % bzw. 98,5 %. Siliziumkarbid ist eine kovalente Bindungsverbindung mit starker interatomarer Bindung, hohem Schmelzpunkt, hoher Härte, hoher Festigkeit und geringer Ausdehnung, hoher Wärmeleitfähigkeit, hoher elektrischer Leitfähigkeit und starker chemischer Stabilität. Daher ist es ein guter feuerfester Rohstoff. In einer oxidierenden Atmosphäre oxidiert Siliziumkarbid jedoch leicht und die Oxidation kann nur verlangsamt werden, wenn sich ein SiO2-Schutzfilm bildet.
Die Summenformel von Siliziumnitrid lautet Si3N4, und es gibt zwei Arten von Kristallformen: den α-Typ und den β-Typ, bei denen es sich beide um hexagonale Kristallsysteme handelt. Siliziumnitrid ist grau, mit einem Si3N4-Gehalt von 98,5 % und freiem Silizium von 1,5 %. Sein Schmelzpunkt beträgt 1900℃ (Sublimationszersetzung), hohe Festigkeit, geringe Wärmeausdehnung, Zähigkeit und starke Korrosionsbeständigkeit. Siliziumnitrid wird durch Nitrieren von Siliziumpulver mit Stickstoff und anschließendes Sintern hergestellt. Es wird hauptsächlich in hochentwickelten feuerfesten Materialien verwendet.
Obwohl sowohl Siliziumkarbid als auch Siliziumnitrid Verbindungshalbleiter der dritten Generation mit hoher Härte, hoher Verschleißfestigkeit, hoher Wärmeleitfähigkeit und hohem Elastizitätsmodul sind, gibt es einige wesentliche Unterschiede zwischen ihnen:
Unterschiedliche chemische Stabilität und chemische Korrosionsbeständigkeit
Siliziumkarbid weist eine starke chemische Korrosionsbeständigkeit auf und kann in den meisten Säuren und Laugen eingesetzt werden, weist jedoch eine schlechte Hochtemperaturbeständigkeit auf. Siliziumnitrid ist in starken Säuren und Laugen sehr stabil, weist jedoch eine geringe Härte und eine schlechte Verschleißfestigkeit auf.
Verschiedene Anwendungsszenarien
Siliziumkarbid wird üblicherweise zur Herstellung von Werkzeugen wie Bohrern und Formen sowie feuerfesten Materialien für Hochtemperaturöfen verwendet; Siliziumnitrid wird zur Herstellung von Teilen für Flugzeugtriebwerke und Gasturbinen verwendet.
Unterschiedliche physikalische Eigenschaften
Siliziumkarbid hat eine höhere Dichte und größere Härte und behält insbesondere die Stabilität in Umgebungen mit hohen Temperaturen bei; Siliziumnitrid hat eine geringere Dichte und eine geringere Härte, weist jedoch eine gute Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf.
Unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit
Siliziumkarbid hat eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und eine gute elektrische Leitfähigkeit und kann als Halbleitermaterial verwendet werden; Siliziumnitrid hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, verfügt aber über isolierende Eigenschaften und wird hauptsächlich zur Isolierung und für elektronische Verpackungen verwendet.
Verschiedene Farben
Siliziumnitrid ist normalerweise ein cremefarbenes Pulver, während Siliziumkarbid schwarz oder grauschwarz ist.
Diese Unterschiede machenSiliziumkarbidund Siliziumnitrid haben jeweils ihre eigenen einzigartigen Vorteile und Anwendungsbereiche in industriellen Anwendungen.
