碳化硅粉末是什么？
碳化硅粉末（SiC），磨料代碼C，英文名稱Carborundum，是碳和硅的化合物，具有有用的機(jī)械和熱性能。碳化硅粉末常用于功能陶瓷、磨料和耐磨劑。材料承受溫度變化的能力稱為抗熱震性?？焖俚臏囟茸兓瘯诓牧现幸l(fā)熱應(yīng)力，并可能產(chǎn)生永久損壞材料的微裂紋。SiC的熱導(dǎo)率在120-270W/mK范圍內(nèi)，熱膨脹率為4.0x10-6/°C，低于大多數(shù)其他半導(dǎo)體材料。
首先，SiC晶格結(jié)構(gòu)由四面體碳原子和硅原子之間的鍵組成，形成六方晶體的結(jié)構(gòu)。由于這些結(jié)合，SiC具有顯著的硬度和機(jī)械強(qiáng)度，以及低密度、高彈性模量、惰性、低熱膨脹、高導(dǎo)熱率和高抗熱震性。
SiC抗熱震性是一種衍生特性——高導(dǎo)熱性、低熱膨脹性和高強(qiáng)度是導(dǎo)致優(yōu)異抗熱震性的特性。
其次，快速的溫度變化會在材料中引起熱應(yīng)力，并會產(chǎn)生永久性損壞的微裂紋。材料承受溫度變化的能力被稱為抗熱震性。與金屬和塑料相比，陶瓷因其熱性能，尤其是抗熱震性而廣受歡迎。大多數(shù)各向同性陶瓷表現(xiàn)出高的抗熱震性和低的熱膨脹系數(shù)。
當(dāng)SiC陶瓷受到溫度波動時(shí)，它們會暴露在極端的溫度梯度下，這意味著材料的不同部分的溫度會發(fā)生變化。由于這種溫度梯度，SiC材料在不同的截面中經(jīng)歷不同的膨脹率和收縮率。SiC中的差異變形引起熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過SiC的斷裂強(qiáng)度時(shí)，部件或結(jié)構(gòu)劣化或失效。
抗熱震性是碳化硅的一個(gè)特征。SiC材料由于其高導(dǎo)熱性和低熱膨脹性而能夠承受熱沖擊。SiC的熱導(dǎo)率在120-270W/mK范圍內(nèi)，熱膨脹率為4.0x10-6/°C，低于大多數(shù)半導(dǎo)體材料。導(dǎo)熱性和膨脹性的結(jié)合提高了SiC的抗熱震性，從而提高了其耐久性。由于SiC具有很高的抗熱震性，它被用于制造半導(dǎo)體電子產(chǎn)品、火箭噴嘴、熱交換器、內(nèi)燃機(jī)閥門和電動汽車環(huán)境。
下表顯示了SiC的一些特性：
| 莫氏硬度 |
9.2-9.5 |
| 比重 |
3.2g/cm3 |
| 堆積密度 |
1.2-1.6 g/cm3 |
| 晶型 |
六方晶型 |
| 外觀 |
黑色、黑灰色、灰綠色粉末和顆粒，有彩虹光澤 |
| 熔點(diǎn) |
約2600 °C游離 |
| 使用溫度 |
1900℃ |
| 導(dǎo)熱率 |
60-200W/M·K |
| 熱膨脹率 |
7-9 x10-6 /℃(0-1600℃) |
| 溶解性 |
不溶于水、酒精和酸 |
由于具有高的力重比半徑、硬度、無腐蝕性和良好的熱性能等有用特性，SiC是一種廣泛使用的陶瓷。在高達(dá)1650℃的溫度下保持彈性電阻也是促使SiC在高溫應(yīng)用中使用的因素之一。
SiC的抗熱震性是SiC應(yīng)用中需要考慮的一個(gè)非常重要的參數(shù)，因?yàn)樗鼤绊懖牧系臄嗔?。SiC的抗熱震性低于氮化硅，高于氧化鋯陶瓷。對于溫度的快速波動，氮化硅是優(yōu)選的，但對于適度的溫度變化，SiC提供了最好的性能，因?yàn)樗梢苑乐箖?nèi)部開裂。
作為硅材料的兩種可行替代品，SiC和GaN正在徹底改變電力電子行業(yè)。特別地，SiC材料由于其高臨界雪崩擊穿場、高導(dǎo)熱性和寬帶隙而對高壓功率器件的制造有很高的需求。由于SiC可以承受高電壓，因此需要串聯(lián)連接以滿足電壓要求的器件更少，從而降低了成本和系統(tǒng)復(fù)雜性。此外，SiC在高溫下的低導(dǎo)通電阻和操作可靠性使其比硅更適合用于制造功率器件。SiC器件還提供了低的開關(guān)和加熱損耗，降低了冷卻機(jī)制的成本。
SiC器件因其獨(dú)特的特性而經(jīng)常用于電機(jī)、電力驅(qū)動器和逆變器。
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