Węglik krzemuto bezbarwny kryształ, powszechnie znany jako korund. Jest produkowany przemysłowo w wyniku reakcji piasku kwarcowego i nadmiaru koksu w wysokiej temperaturze 2000-2500 ℃. Ma strukturę zbliżoną do diamentu i twardość zbliżoną do diamentu. Jest to szeroko stosowany przemysłowy materiał ścierny. Jeśli doda się do niego pewne elementy zanieczyszczające, stanie się on również półprzewodnikiem, który można wykorzystać jako półprzewodnik wysokotemperaturowy do elektrycznych elementów grzejnych. Ma dobrą stabilność termiczną i chemiczną, wysoką wytrzymałość mechaniczną i niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, a także jest szeroko stosowany w wysokotemperaturowych konstrukcyjnych materiałach ceramicznych. Włókna ceramiczne z węglika krzemu o dobrych właściwościach mechanicznych można otrzymać w drodze wysokotemperaturowej pirolizy silanów zawierających grupy organiczne.
Azotek krzemu to nowy rodzaj materiału ceramicznego. Jest to biaława substancja stała. Podobnie jak węglik krzemu ma wysoką stabilność termiczną i chemiczną. Współczynnik tarcia wynosi zaledwie 0,1-0,2, co odpowiada metalowej powierzchni nasmarowanej olejem. Jego twardość ustępuje jedynie diamentowi i sześciennemu azotkowi boru. Jego największy obszar zastosowań obejmuje również wysokotemperaturowy konstrukcyjny materiał ceramiczny. Do azotku krzemu dodaje się niewielką ilość tlenku glinu, aby uzyskać nowy rodzaj ceramiki, której nazwa handlowa to sialon. Ceramika Seron jest szeroko stosowana w łopatkach turbin gazowych, obudowach maszyn, częściach silników, dyszach ogonowych rakiet, łożyskach i narzędziach skrawających.
Zawartość
Węglik krzemu, powszechnie znany jako korund, jest zwykle wytwarzany przez zmieszanie krzemionki i koksu, a następnie reakcję z elektrycznością. Węglik krzemu składa się z SiC i z powodu zanieczyszczeń ma kolor zielony, czarny i żółty. W przemyśle dzieli się go na dwie kategorie według koloru: zielony węglik krzemu i czarny węglik krzemu, a zawartość SiC wynosi odpowiednio ≥99% i 98,5%. Węglik krzemu jest kowalencyjnym związkiem wiążącym o silnym wiązaniu międzyatomowym, wysokiej temperaturze topnienia, wysokiej twardości, wysokiej wytrzymałości i niskiej rozszerzalności, wysokiej przewodności cieplnej, wysokiej przewodności elektrycznej i dużej stabilności chemicznej. Dlatego jest dobrym surowcem ogniotrwałym. Jednakże w atmosferze utleniającej węglik krzemu łatwo ulega utlenieniu, a utlenianie można spowolnić jedynie poprzez utworzenie warstwy ochronnej SiO2.
Wzór cząsteczkowy azotku krzemu to Si3N4 i istnieją dwa rodzaje form krystalicznych: typu α i typu β, z których oba są sześciokątnymi układami kryształów. Azotek krzemu jest szary, zawiera Si3N4 98,5% i wolnego krzemu 1,5%. Jego temperatura topnienia wynosi 1900 ℃ (rozkład sublimacyjny), wysoka wytrzymałość, niska rozszerzalność cieplna, wytrzymałość i duża odporność na korozję. Azotek krzemu wytwarza się poprzez azotowanie proszku krzemu azotem, a następnie spiekanie. Stosowany jest głównie w zaawansowanych materiałach ogniotrwałych.
Chociaż zarówno węglik krzemu, jak i azotek krzemu są półprzewodnikami złożonymi trzeciej generacji o wysokiej twardości, wysokiej odporności na zużycie, wysokiej przewodności cieplnej i wysokim module sprężystości, istnieją między nimi pewne kluczowe różnice:
Różna stabilność chemiczna i odporność na korozję chemiczną
Węglik krzemu ma dużą odporność na korozję chemiczną i może działać w większości kwasów i zasad, ale ma słabą odporność na wysokie temperatury; azotek krzemu jest bardzo stabilny w mocnych kwasach i zasadach, ale ma niską twardość i słabą odporność na zużycie.
Różne scenariusze zastosowań
Węglik krzemu jest zwykle używany do wytwarzania narzędzi, takich jak wiertła i formy, oraz materiałów ogniotrwałych do pieców wysokotemperaturowych; azotek krzemu używany jest do produkcji części do silników lotniczych i turbin gazowych.
Różne właściwości fizyczne
Węglik krzemu ma większą gęstość i większą twardość, szczególnie zachowując stabilność w środowiskach o wysokiej temperaturze; azotek krzemu ma niższą gęstość i niższą twardość, ale ma dobrą odporność na zużycie i odporność na korozję.
Różna przewodność cieplna i przewodność elektryczna
Węglik krzemu ma doskonałą przewodność cieplną i dobrą przewodność elektryczną i może być stosowany jako materiał półprzewodnikowy; azotek krzemu ma słabą przewodność cieplną, ale ma właściwości izolacyjne i jest stosowany głównie w izolacji i opakowaniach elektronicznych.
Różne kolory
Azotek krzemu jest zwykle proszkiem w kolorze złamanej bieli, podczas gdy węglik krzemu jest czarny lub szaro-czarny.
Te różnice sprawiająwęglik krzemui azotek krzemu mają swoje własne, unikalne zalety i obszary zastosowania w zastosowaniach przemysłowych.
