cacbua siliclà một tinh thể không màu, thường được gọi là corundum. Nó được sản xuất công nghiệp bằng phản ứng giữa cát thạch anh và than cốc dư ở nhiệt độ cao 2000-2500oC. Nó có cấu trúc tương tự như kim cương và có độ cứng gần bằng kim cương. Nó là một chất mài mòn công nghiệp được sử dụng rộng rãi. Nếu thêm một số nguyên tố tạp chất nhất định vào nó, nó cũng sẽ trở thành chất bán dẫn, có thể được sử dụng làm chất bán dẫn nhiệt độ cao cho các bộ phận làm nóng bằng điện. Nó có độ ổn định nhiệt và hóa học tốt, độ bền cơ học cao và hệ số giãn nở nhiệt thấp, và cũng được sử dụng rộng rãi trong vật liệu gốm kết cấu nhiệt độ cao. Sợi gốm cacbua silic có tính chất cơ học tốt có thể thu được bằng cách nhiệt phân silan ở nhiệt độ cao chứa các nhóm hữu cơ.
silic nitrua là một loại vật liệu gốm mới. Nó là một chất rắn màu trắng nhạt. Giống như cacbua silic, nó có độ ổn định nhiệt và hóa học cao. Hệ số ma sát chỉ 0,1-0,2, tương đương với bề mặt kim loại được bôi trơn bằng dầu. Độ cứng của nó chỉ đứng sau kim cương và boron nitrit khối. Khu vực ứng dụng lớn nhất của nó cũng là vật liệu gốm kết cấu nhiệt độ cao. Một lượng nhỏ oxit nhôm được thêm vào silicon nitride để tạo ra một loại gốm mới, có tên thương mại là sialon. Gốm Seron đã được sử dụng rộng rãi trong các cánh tuabin khí, vỏ máy, bộ phận động cơ, vòi phun ở đuôi tên lửa, vòng bi và dụng cụ cắt.
Nội dung
Cacbua silic, thường được gọi là corundum, thường được tạo ra bằng cách trộn silica và than cốc, sau đó phản ứng với điện. Cacbua silic bao gồm SiC và có màu xanh lá cây, đen và vàng do tạp chất. Trong công nghiệp, nó được chia thành hai loại theo màu sắc: cacbua silic xanh và cacbua silic đen, và hàm lượng SiC của chúng lần lượt là ≥99% và 98,5%. Cacbua silic là hợp chất liên kết cộng hóa trị với liên kết tương tác mạnh, điểm nóng chảy cao, độ cứng cao, độ bền cao và độ giãn nở thấp, độ dẫn nhiệt cao, độ dẫn điện cao và ổn định hóa học mạnh. Vì vậy, nó là một nguyên liệu thô chịu lửa tốt. Tuy nhiên, trong môi trường oxy hóa, cacbua silic dễ bị oxy hóa và quá trình oxy hóa chỉ có thể bị chậm lại khi màng bảo vệ SiO2 được hình thành.
Công thức phân tử của silicon nitride là Si3N4 và có hai loại dạng tinh thể: loại α và loại β, cả hai đều là hệ tinh thể lục giác. Silicon nitride có màu xám, hàm lượng Si3N4 là 98,5% và silicon tự do là 1,5%. Điểm nóng chảy của nó là 1900oC (phân hủy thăng hoa), độ bền cao, độ giãn nở nhiệt thấp, độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn mạnh. Silicon nitride được tạo ra bằng cách thấm nitơ bột silicon bằng nitơ và sau đó thiêu kết nó. Nó chủ yếu được sử dụng trong vật liệu chịu lửa tiên tiến.
Mặc dù cả silicon cacbua và silicon nitride đều là chất bán dẫn hỗn hợp thế hệ thứ ba có độ cứng cao, khả năng chống mài mòn cao, độ dẫn nhiệt cao và mô đun đàn hồi cao, nhưng có một số điểm khác biệt chính giữa chúng:
Độ ổn định hóa học khác nhau và khả năng chống ăn mòn hóa học
Cacbua silic có khả năng chống ăn mòn hóa học mạnh và có thể hoạt động trong hầu hết các axit và kiềm, nhưng khả năng chịu nhiệt độ cao kém; silicon nitride rất ổn định trong axit và kiềm mạnh, nhưng có độ cứng thấp và khả năng chống mài mòn kém.
Các kịch bản ứng dụng khác nhau
Cacbua silic thường được sử dụng để chế tạo các công cụ như máy khoan, khuôn và vật liệu chịu lửa cho lò nung nhiệt độ cao; silicon nitride được sử dụng để chế tạo các bộ phận của động cơ máy bay và tua bin khí.
Tính chất vật lý khác nhau
Silicon carbide has a higher density and greater hardness, especially maintaining stability in high temperature environments; silicon nitride has a lower density and lower hardness, but has good wear resistance and corrosion resistance.
Độ dẫn nhiệt và độ dẫn điện khác nhau
Cacbua silic có tính dẫn nhiệt tuyệt vời và tính dẫn điện tốt, có thể được sử dụng làm vật liệu bán dẫn; silicon nitride có tính dẫn nhiệt kém, nhưng có đặc tính cách điện, chủ yếu được sử dụng trong vật liệu cách nhiệt và đóng gói điện tử.
Màu sắc khác nhau
silic nitrua thường ở dạng bột màu trắng nhạt, trong khi silicon cacbua có màu đen hoặc xám đen.
These differences make cacbua silicvà silicon nitride, mỗi loại đều có những ưu điểm riêng và các lĩnh vực có thể áp dụng trong các ứng dụng công nghiệp.
