炭化ケイ素（SiC）は実に耐熱性が高く、高温用途に好まれる材料である。高熱伝導性、低熱膨張性、優れた耐熱衝撃性など、そのユニークな特性の組み合わせにより、極端な温度でも構造的完全性と性能を維持することができる。SiCは、大きな強度低下なしに1600℃までの温度に耐えることができ、1200℃で保護酸化膜を形成し、過酷な環境での耐久性を高めます。さらに、化学腐食、摩耗、侵食に対する耐性により、要求の厳しい産業用途への適性がさらに強化されます。
キーポイントの説明
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高温強度:
- SiCは、1400℃までの温度で高い機械的強度を維持し、大きな劣化なしに1600℃まで耐えることができます。
- この特性により、炉部品、タービン部品、高温センサーなどの用途に最適です。
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熱伝導率と熱膨張率:
- SiCの熱伝導率は120-270W/mKであり、他の多くの材料よりも著しく高い。
- 低熱膨張係数（4.0x10-6/℃）は、熱応力やクラックのリスクを低減し、優れた耐熱衝撃性に貢献します。
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保護酸化物層:
- 1200℃前後の温度で、SiCは保護酸化シリコン層を形成し、耐酸化性と耐腐食性を高めます。
- この層は、高温で化学的に攻撃的な環境において、材料の完全性を維持するのに役立ちます。
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化学的不活性:
- SiCは、800℃までの酸、アルカリ、溶融塩に耐性があり、化学的に過酷な環境での使用に適しています。
- 他のセラミックと比較して耐薬品性に優れているため、長期間の耐久性が保証されます。
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耐摩耗性と耐食性:
- SiCの極めて高い硬度と耐摩耗性は、摩耗や機械的摩耗を伴う用途に適しています。
- これらの特性は、その高温性能と相まって、切削工具、ベアリング、およびシールでの使用に理想的です。
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高温環境での用途:
- SiCは、航空宇宙、自動車、エネルギー分野など、極度の熱や過酷な条件に耐える材料を必要とする産業で広く使用されています。
- 例えば、ガスタービン、熱交換器、半導体製造装置の部品などがあります。
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他の材料との比較:
- 他のセラミックスや半導体材料と比較して、SiCは高い熱伝導率、低い熱膨張率、高温での卓越した機械的強度のユニークな組み合わせを提供します。
- これらの特性により、他の材料では失敗する可能性のある高性能用途に優れた選択肢となります。
要約すると、炭化ケイ素の耐熱性は、高い熱伝導性、低い熱膨張率、高温での優れた化学的・機械的安定性など、そのユニークな材料特性の結果です。これらの特性により、SiCはさまざまな高温用途において非常に貴重な材料となっている。
要約表
| 特性 | 詳細 |
|---|---|
| 高温強度 | 1600℃まで強度を維持し、炉部品やタービンに最適。 |
| 熱伝導率 | 120-270 W/mKで、熱応力とクラックを低減します。 |
| 保護酸化皮膜 | 1200℃で形成され、耐酸化性と耐食性を向上させます。 |
| 化学的不活性 | 800℃までの酸、アルカリ、溶融塩に耐性がある。 |
| 耐摩耗性と耐食性 | 切削工具、ベアリング、シールに優れた硬度を発揮します。 |
| 用途 | 航空宇宙、自動車、エネルギー、半導体産業 |
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