خصائص وتركيب أنابيب السيراميك من كربيد السيليكون


2023-09-13

  أنابيب السيراميك من كربيد السيليكون مقاومة لدرجات الحرارة العالية وتحافظ على قوة عالية في بيئات درجات الحرارة المرتفعة. تُستخدم على نطاق واسع في مجالات الاقتصاد الوطني ومعيشة الناس. أنابيب السيراميك من كربيد السيليكون هي مركبات ذات روابط تساهمية قوية جدًا، حيث إن الطابع الأيوني لرابطة Si--C يبلغ حوالي 12% فقط. لذلك، فهي تتمتع أيضًا بخصائص ميكانيكية ممتازة، ومقاومة أكسدة ممتازة، ومقاومة عالية للتآكل، ومعامل احتكاك منخفض.
  الميزة الرئيسية لأنابيب السيراميك من كربيد السيليكون هي قوتها العالية عند درجات الحرارة المرتفعة. تفقد المواد السيراميكية العادية قوتها بشكل كبير عند 1200~1400 درجة مئوية، بينما يحافظ كربيد السيليكون على قوة انحناء تتراوح بين 500~600 ميجا باسكال عند 1400 درجة مئوية، لذا يمكن أن تصل درجة حرارة تشغيله إلى 1600~1700 درجة مئوية.
  أنابيب السيراميك من كربيد السيليكون تتمتع بخصائص ميكانيكية ممتازة، ومقاومة أكسدة ممتازة، ومقاومة عالية للتآكل، ومعامل احتكاك منخفض.
  التركيب البلوري لأنابيب السيراميك من كربيد السيليكون:
  كربيد السيليكون له بشكل رئيسي هيكلان بلوريان، وهما مكعب β-SiC وسداسي α-SiC.
  الوحدات الهيكلية الأساسية لبلورات كربيد السيليكون هي رباعيات السطوح المتداخلة SiC وCSi. تشترك رباعيات السطوح في الحواف لتشكيل طبقات مستوية وتتصل عند الرؤوس مع رباعيات السطوح في الطبقة التالية لتشكيل هيكل ثلاثي الأبعاد. يمكن لتسلسلات التكديس المختلفة لرباعيات السطوح أن تشكل هياكل مختلفة، وقد تم اكتشاف مئات المتغيرات. تُرمز أنواع الشبكة عادةً بالحروف C (مكعبية)، H (سداسية)، وR (معينية)، وتُميز بعدد الطبقات في الخلية الوحدة، على سبيل المثال، يشير nH إلى هيكل سداسي مع تكرار n طبقة على طول المحور c، بينما يشير mR إلى هيكل معيني مع تكرار m طبقة على طول المحور c.
  يتم تصنيع كربيد السيليكون عند درجات حرارة عالية، لذا يتم تحضير أو استخدام أنابيب السيراميك من كربيد السيليكون في الغالب عند درجات حرارة عالية.
  للحسابات التقريبية، يمكن أخذ متوسط معامل التمدد الحراري لكربيد السيليكون في نطاق 25~1400℃ كـ 4.4×10-6/℃. تظهر قياسات معامل التمدد الحراري لكربيد السيليكون أن قيمته أصغر بكثير مقارنة بالمواد الكاشطة ومواد درجات الحرارة العالية الأخرى، مثل الكوروندوم، الذي يمكن أن يصل معامل تمدده الحراري إلى (7~8)×10-6/℃. يتمتع SiC بموصلية حرارية عالية جدًا، وهي خاصية فيزيائية مهمة أخرى لأنابيب السيراميك من كربيد السيليكون.
  موصليته الحرارية أعلى بكثير من المواد المقاومة للحرارة والكاشطة الأخرى، حوالي أربعة أضعاف الكوروندوم. لذلك، بسبب معامل التمدد الحراري المنخفض والموصلية الحرارية العالية لكربيد السيليكون، تتعرض أنابيب السيراميك من كربيد السيليكون لإجهاد حراري أقل أثناء عمليات التسخين والتبريد، وهذا هو السبب في أنها تتمتع بمقاومة صدمة حرارية جيدة بشكل خاص.