Motivi per l’utilizzo del carburo di silicio verde (GC) nei compositi SiC/Al
Il carburo di silicio verde presenta elevata purezza, basso contenuto di impurità, eccellente conduttività termica e stabilità strutturale, oltre a reazioni interfacciali ben controllate. Ciò consente la produzione di compositi SiC/Al con elevata conduttività termica, bassa dilatazione termica e resistenza meccanica superiore.
1. Contenuto di purezza e impurità: fattori che regolano la stabilità interfacciale
Carburo di silicio verde: contenuto di SiC ≥ 98,5%–99,2% (fino al 99,9% per i gradi premium); impurità totali di ferro e alluminio ≤ 0,17%, impurità metalliche < 5 ppm, con quasi assenza di silicio libero o carbonio libero.
Impatto principale: L’alluminio fuso tende a reagire con il carburo di silicio ad alte temperature, formando carburo di alluminio (Al₄C₃), una fase fragile soggetta a polverizzazione se esposta all’acqua. Grazie a un minor numero di impurità e a un contenuto di ossigeno inferiore, il carburo di silicio verde limita le reazioni interfacciali, minimizza i sottoprodotti fragili e garantisce un legame interfacciale stabile.
2. Conduttività termica ed espansione termica: compatibilità con la matrice di alluminio
Carburo di silicio verde: la conduttività termica varia da 120 a 350 W/(m·K); il coefficiente di dilatazione termica (CTE) è di 4,5-5,5 ppm/℃, valore che si avvicina a quello dell’alluminio (23 ppm/℃).
Impatto principale: i compositi SiC/Al sono ampiamente utilizzati nella dissipazione del calore nei dispositivi elettronici, nelle strutture aerospaziali e nei componenti dei freni automobilistici, dove sono essenziali un’elevata conduttività termica e una bassa dilatazione termica. L’utilizzo di carburo di silicio verde consente di controllare il coefficiente di dilatazione termica (CTE) dei compositi finiti entro 6-12 ppm/℃ e di raggiungere una conduttività termica di 200-250 W/(m·K), offrendo un’eccezionale stabilità dimensionale e prestazioni di dissipazione del calore.
3. Durezza, resistenza e resistenza all’usura: prestazioni del rinforzo del nucleo
Il carburo di silicio verde ha una durezza Mohs di 9,5, con strutture cristalline complete e difetti interni minimi. Mantiene un’elevata resistenza meccanica anche a temperature fino a 1000 °C.
Impatto principale: Come fase di rinforzo, il carburo di silicio verde migliora notevolmente la durezza, la resistenza all’usura, la resistenza alla trazione e la resistenza alla flessione della matrice di alluminio. Se aggiunto in una frazione volumetrica del 20%-30%, aumenta la resistenza all’usura da 3 a 5 volte e la resistenza meccanica dal 50% al 100%.
4. Stabilità chimica e processabilità: adattabilità alla produzione di materiali compositi
Il carburo di silicio verde vanta un’elevata inerzia chimica, una buona resistenza agli acidi e alle basi e un’eccellente resistenza all’ossidazione. Reagisce a malapena con alluminio, magnesio e altri metalli a temperature inferiori a 1400 °C. La sua forma regolare dei grani e la superficie pulita garantiscono una buona bagnabilità con l’alluminio fuso, consentendo una produzione stabile tramite infiltrazione con agitazione, infiltrazione a pressione e metallurgia delle polveri, e aumentando la resa complessiva.
5. Confronto tra carburo di silicio verde per compositi SiC/Al
| Elemento di confronto | Carburo di silicio verde (GC) | Impatto sui compositi SiC/Al |
|---|---|---|
| Purezza del SiC | 98,5%–99,2% | Una maggiore purezza garantisce un’interfaccia più stabile |
| Impurità (Fe+Al) | ≤ 0,17% | Una minore presenza di impurità riduce la formazione di Al₄C₃ |
| Conduttività termica | 120–350 W/(m·K) | Una maggiore conduttività termica garantisce una migliore dissipazione del calore |
| CTE | 4,5–5,5 ppm/℃ | Un coefficiente di dilatazione termica (CTE) inferiore garantisce una migliore stabilità dimensionale. |
| Reazione interfacciale | Lieve e controllabile | Determina direttamente la durata di servizio e l’affidabilità operativa. |
| Scenari applicativi | Dissipazione del calore di fascia alta, settore aerospaziale ed elettronica. | Ideale per materiali compositi ad alte prestazioni |
6. Conclusioni e raccomandazioni applicative
Il carburo di silicio verde è il materiale preferito per i componenti che richiedono elevata conduttività termica, bassa dilatazione termica e alta affidabilità, tra cui dissipatori di calore per stazioni base 5G, substrati IGBT, componenti strutturali aerospaziali e dischi freno ad alte prestazioni.
Dimensioni delle particelle di carburo di silicio verde
| Granulometria | D0 (μm) | D3 (µm) | D50 (μm) | D94 (μm) |
|---|---|---|---|---|
| #240 | ≤127 | ≤103 | 57,0±3,0 | ≥40 |
| #280 | ≤112 | ≤87 | 48,0±3,0 | ≥33 |
| #320 | ≤98 | ≤74 | 40,0±2,5 | ≥27 |
| #360 | ≤86 | ≤66 | 35,0±2,0 | ≥23 |
| #400 | ≤75 | ≤58 | 30,0±2,0 | ≥20 |
| #500 | ≤63 | ≤50 | 25,0±2,0 | ≥16 |
| #600 | ≤53 | ≤41 | 20,0±1,5 | ≥13 |
| #700 | ≤45 | ≤37 | 17,0±1,5 | ≥11 |
| #800 | ≤38 | ≤31 | 14,0±1,0 | ≥9,0 |
| #1000 | ≤32 | ≤27 | 11,5±1,0 | ≥7.0 |
| #1200 | ≤27 | ≤23 | 9,5±0,8 | ≥5,5 |
| #1500 | ≤23 | ≤20 | 8,0±0,6 | ≥4,5 |
| #2000 | ≤19 | ≤17 | 6,7±0,6 | ≥4.0 |
| #2500 | ≤16 | ≤14 | 5,5±0,5 | ≥3.0 |
| #3000 | ≤13 | ≤11 | 4,0±0,5 | ≥2.0 |
| #4000 | ≤11 | ≤8,0 | 3,0±0,4 | ≥1,8 |
| #6000 | ≤8,0 | ≤5,0 | 2,0±0,4 | ≥0,8 |
| #8000 | ≤6,0 | ≤3,5 | 1,2±0,3 | ≥0,6 |
Informazioni sui contatti
Motivi per utilizzare il carburo di silicio verde nei compositi SiC/Al – Zhengzhou Haixu Abrasives Co., Ltd.
Whatsapp/Cellulare: +86 18039336686
Email: cassiel@zzhaixu.cn
Web: https://whitefusedalumina.cn/
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