炭化ケイ素（SiC）は、優れた熱的、機械的、化学的特性で知られるセラミック材料です。その際立った特徴の一つは、熱膨張係数が低いことです。 4.0 × 10-⁶/°C .この低い熱膨張率と高い熱伝導率および機械的強度を併せ持つSiCは、熱衝撃に強く、高温用途に適しています。1400°Cまで、さらには1600°Cに近づいても大きな強度低下なしに構造的完全性を維持するその能力は、厳しい環境におけるその有用性をさらに際立たせています。
キーポイントの説明
-
SiCの熱膨張係数
- SiCの熱膨張率は 4.0 × 10-⁶/°C .
- この値は、他のほとんどの半導体やセラミック材料よりも大幅に低く、SiCをさまざまな温度下で寸法安定性の高い材料にしている。
- 熱膨張率が低いため、熱応力によるクラックや変形のリスクが低く、急激な温度変化を伴う用途では非常に重要です。
-
他の材料との比較
- SiCの熱膨張率は、金属や他のセラミックなど、多くの一般的な材料の熱膨張率よりも低い。
- 例えば、アルミニウムの熱膨張率は約 23 × 10-⁶/°C で、スチールは 12 × 10-⁶/°C .
- このため、SiCは、材料間の熱的不一致が機械的故障につながる可能性のある環境において特に有利である。
-
耐熱衝撃性
- 低熱膨張率と高熱伝導率（120-270W/mK）の組み合わせにより、SiCは卓越した耐熱衝撃性を有しています。
- 耐熱衝撃性とは、材料が急激な温度変化に耐え、ひび割れや破壊を起こさない性質のことです。
- この特性は、部品が極端な熱サイクルにさらされる航空宇宙、自動車、工業加熱などの用途において極めて重要です。
-
高温性能
- SiCは、最高1400℃、さらには1600℃に近い温度でも機械的強度と構造的完全性を維持します。
- このため、炉、ガスタービン、半導体製造装置などの高温環境での使用に最適です。
- 熱膨張率が低いため、高温に長時間さらされても安定した信頼性を保つことができます。
-
化学的および機械的安定性
- SiCは、強酸への耐性を含む化学的腐食に対して高い耐性を持ち、過酷な環境下でもその特性を維持します。
- その高い硬度と耐摩耗性は、要求の厳しい用途における耐久性をさらに高めます。
- これらの特性と低熱膨張を併せ持つSiCは、熱応力と化学応力の両方にさらされる部品に適した材料です。
-
低熱膨張を利用した用途
- 半導体製造： SiCは熱膨張率が低く、熱伝導率が高いため、ウェハーハンドリングや処理装置に最適です。
- 航空宇宙および防衛： 熱交換器、ノズル、構造部品などの部品は、過酷な条件下でのSiCの安定性が役立っています。
- 工業用加熱： SiCは、その信頼性と寿命から、発熱体、窯道具、その他の高温部品に使用されている。
- 自動車 電気自動車では、熱管理が重要なパワーエレクトロニクスやブレーキシステムにSiCが使用されている。
-
材料の製造と特性
- SiCは、プレスまたは押し出し成形後、焼結することにより製造され、緻密で高強度の材料となる。
- その低密度、高弾性率、優れた化学的不活性は、熱的および機械的用途における性能をさらに高めます。
- これらの特性と低熱膨張率を併せ持つSiCは、幅広い産業分野で汎用性と信頼性の高い材料となっています。
要約すると、SiCの熱膨張率は、極度の熱的・機械的応力下で信頼性の高い性能を発揮する材料を必要とする産業で広く使用されている重要な要因です。その低い熱膨張係数は、他の卓越した特性と相まって、SiCが高性能アプリケーションに選ばれる材料であり続けることを保証しています。
総括表
| プロパティ | 値/説明 |
|---|---|
| 熱膨張係数 | 4.0 × 10-⁶/°C |
| 熱伝導率 | 120-270 W/mK |
| 最高使用温度 | 最大1600 |
| 主な用途 | 半導体製造、航空宇宙、工業用加熱、自動車 |
| 利点 | 低熱膨張、高い耐熱衝撃性、化学的安定性、耐久性 |
SiCの優れた特性をお客様のアプリケーションに活用することにご興味がありますか？ 今すぐご連絡ください までご連絡ください！
