Карбид кремнияпредставляет собой бесцветный кристалл, широко известный как корунд. Его производят в промышленных масштабах путем реакции кварцевого песка и избыточного кокса при высокой температуре 2000-2500℃. Он имеет структуру, близкую к алмазу, и твердость, близкую к алмазу. Это широко используемый промышленный абразив. Если к нему добавить определенные примесные элементы, он также станет полупроводником, который можно использовать в качестве высокотемпературного полупроводника для электрических нагревательных элементов. Он обладает хорошей термической и химической стабильностью, высокой механической прочностью и низким коэффициентом теплового расширения, а также широко используется в высокотемпературных конструкционных керамических материалах. Карбидокремниевые керамические волокна с хорошими механическими свойствами могут быть получены высокотемпературным пиролизом силана, содержащего органические группы.
Нитрид кремния — новый тип керамического материала. Это не совсем белое твердое вещество. Как и карбид кремния, он обладает высокой термической и химической стабильностью. Коэффициент трения составляет всего 0,1-0,2, что эквивалентно металлической поверхности, смазанной маслом. По твердости он уступает только алмазу и кубическому нитриду бора. Самая большая область его применения – это также высокотемпературный конструкционный керамический материал. Небольшое количество оксида алюминия добавляют к нитриду кремния, чтобы получить новый тип керамики, торговое название которого — сиалон. Керамика Seron широко используется в лопатках газовых турбин, корпусах машин, деталях двигателей, хвостовых соплах ракет, подшипниках и режущих инструментах.
Содержание
Карбид кремния, широко известный как корунд, обычно получают путем смешивания кремнезема и кокса и последующей реакции с электричеством. Карбид кремния состоит из SiC и из-за примесей имеет зеленый, черный и желтый цвет. В промышленности его разделяют по цвету на две категории: зеленый карбид кремния и черный карбид кремния, содержание SiC в них составляет ≥99% и 98,5% соответственно. Карбид кремния представляет собой ковалентное соединение с прочными межатомными связями, высокой температурой плавления, высокой твердостью, высокой прочностью и низким расширением, высокой теплопроводностью, высокой электропроводностью и высокой химической стабильностью. Поэтому это хорошее огнеупорное сырье. Однако в окислительной атмосфере карбид кремния легко окисляется, и замедлить окисление можно только при образовании защитной пленки SiO2.
Молекулярная формула нитрида кремния — Si3N4, и существует два типа кристаллических форм: α-тип и β-тип, оба из которых представляют собой гексагональные кристаллические системы. Нитрид кремния серого цвета, с содержанием Si3N4 98,5% и свободного кремния 1,5%. Его температура плавления составляет 1900 ℃ (сублимационный разложение), высокая прочность, низкое тепловое расширение, ударная вязкость и сильная коррозионная стойкость. Нитрид кремния получают путем азотирования порошка кремния азотом и последующего его спекания. Он в основном используется в современных огнеупорных материалах.
Хотя и карбид кремния, и нитрид кремния представляют собой составные полупроводники третьего поколения с высокой твердостью, высокой износостойкостью, высокой теплопроводностью и высоким модулем упругости, между ними есть некоторые ключевые различия:
Различная химическая стабильность и стойкость к химической коррозии.
Карбид кремния обладает высокой стойкостью к химической коррозии и может работать в большинстве кислот и щелочей, но имеет плохую устойчивость к высоким температурам; Нитрид кремния очень стабилен в сильных кислотах и щелочах, но имеет низкую твердость и плохую износостойкость.
Различные сценарии применения
Карбид кремния обычно используется для изготовления таких инструментов, как сверла и формы, а также огнеупорных материалов для высокотемпературных печей; Нитрид кремния используется для изготовления деталей авиационных двигателей и газовых турбин.
Различные физические свойства
Карбид кремния имеет более высокую плотность и большую твердость, особенно сохраняя стабильность в условиях высоких температур; Нитрид кремния имеет меньшую плотность и меньшую твердость, но обладает хорошей износостойкостью и коррозионной стойкостью.
Различная теплопроводность и электропроводность
Карбид кремния обладает превосходной теплопроводностью и хорошей электропроводностью и может использоваться в качестве полупроводникового материала; Нитрид кремния имеет плохую теплопроводность, но обладает изоляционными свойствами и в основном используется в изоляции и электронной упаковке.
Разные цвета
Нитрид кремния обычно представляет собой порошок грязно-белого цвета, а карбид кремния — черного или серо-черного цвета.
Эти различия делаюткарбид кремнияи нитрид кремния имеют свои уникальные преимущества и области применения в промышленности.
