Les composants en carbure de silicium (SiC) sont des matériaux polyvalents connus pour leurs propriétés mécaniques et thermiques exceptionnelles.
Ces composants sont utilisés dans diverses applications, notamment dans les éléments chauffants, les équipements de traitement des plaquettes et les composants de turbines.
Cela est dû à leur conductivité thermique élevée, à leur résistance aux chocs thermiques et à leur résistance à l'usure.
Le SiC est un matériau céramique composé de silicium et de carbone, qui offre une conductivité électrique élevée et la capacité de résister à des températures extrêmes.
5 points clés expliqués
Composition et structure
Composition chimique: Le SiC est un composé de silicium et de carbone, connu sous le nom de carborundum.
Il s'agit d'un matériau céramique dont la structure en treillis est constituée de liaisons entre des atomes de carbone et de silicium tétraédriques.
Dureté et résistance: En raison de ses fortes liaisons covalentes, le SiC possède une dureté et une résistance mécanique considérables, proches de celles du diamant.
Procédés de fabrication
Recristallisation: Les éléments chauffants en SiC sont fabriqués en fusionnant des grains de carbure de silicium de haute pureté à des températures supérieures à 2150°C, un processus connu sous le nom de recristallisation.
Dépôt chimique en phase vapeur (CVD): KinTek utilise un processus CVD en vrac pour produire des composants SiC bêta cubiques solides de grande pureté (>99,9995 %).
Cette méthode garantit une résistance chimique, une conductivité thermique et une résistance aux chocs thermiques supérieures.
SiC lié par réaction: Fabriqué par infiltration de compacts de SiC et de carbone avec du silicium liquide, qui réagit avec le carbone pour former du carbure de silicium, liant les particules entre elles.
SiC fritté: Produit à partir de poudre de SiC pur avec des adjuvants de frittage non oxydés, en utilisant des procédés de formation de céramique conventionnels et en frittant dans une atmosphère inerte à des températures élevées.
Propriétés thermiques
Conductivité thermique: Le SiC a une conductivité thermique comprise entre 120 et 270 W/mK, ce qui le rend très efficace pour conduire la chaleur.
Expansion thermique: Avec un coefficient de dilatation thermique de 4,0x10-6/°C, le SiC présente une faible dilatation thermique, ce qui permet de minimiser les contraintes thermiques et de maintenir l'intégrité structurelle en cas de changements de température.
Résistance aux chocs thermiques: La capacité du SiC à supporter des changements de température rapides sans dommage est due à sa conductivité thermique élevée et à sa faible dilatation thermique.
Propriétés électriques
Conductivité électrique: Le SiC présente une conductivité électrique élevée, ce qui le rend adapté aux éléments chauffants et à d'autres applications électriques.
Résistivité électrique: Le SiC CVD est disponible dans des qualités de résistivité électrique faible (<10 Ohm-cm) et élevée (>1 000 Ohm-cm), ce qui permet de répondre à diverses exigences électriques.
Applications
Éléments chauffants: Le SiC est largement utilisé pour les éléments chauffants en raison de sa conductivité électrique élevée et de sa capacité à résister à des températures extrêmes.
Équipement de traitement et de manutention des plaquettes: Les composants en SiC de haute pureté sont utilisés dans les équipements de traitement des plaquettes pour leur résistance chimique et leurs propriétés thermiques supérieures.
Composants de turbines: La résistance à l'usure, la résistance aux températures élevées et la résistance aux chocs thermiques du SiC en font un matériau adapté aux composants de turbines dans des environnements à haute température.
Propriétés mécaniques
Résistance à l'usure: Le SiC est très résistant à l'usure, ce qui le rend idéal pour les applications où l'abrasion est un problème.
Résistance à haute température: Le SiC conserve sa résistance mécanique à des températures élevées, ce qui est crucial pour les applications à haute température.
En résumé, les composants en SiC sont des matériaux très polyvalents dotés de propriétés mécaniques et thermiques exceptionnelles.
Leur capacité à supporter des températures élevées, à résister à l'usure et à conduire efficacement la chaleur les rend adaptés à un large éventail d'applications dans des secteurs tels que l'électronique, l'aérospatiale et l'automobile.
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