先進的なセラミックは半導体加工,航空宇宙,電力電子,化学工学,光学,工業機械において不可欠です陶器 の 材料 の 種類 は 似 て い ますエンジニアはよく同じ疑問に悩みます
どれかセラミック素材私の応募に最適ですか?
陶器 の 性能 は,原子 結合,結晶 構造,微小 欠陥,製造 プロセス に よっ て 決定 さ れ て い ます.このガイドは,これらの原則を説明し,最も広く使用されている陶器を比較します.適切な情報を得て,アプリケーションをベースに 意思決定を行うことができます.
セラミクスは強いイオン結合と共性結合によって支配される.これらの結合は変形に抵抗し,例外的な硬さを作り出すが,また脱位運動を防止し,脆い骨折を引き起こす.
原子レベルでの強い結合は 陶器が極端な温度でも硬さを保ち 臨界点に達すると突然破裂する理由を説明します
機械性能は構造陶器の選択の基礎である. 4つのパラメータが最も重要な:
陶器材は,その結晶構造がプラスチック変形に抵抗しているため,圧縮下では例外的にうまく機能します.典型的な値は1000〜2500 MPa大抵の金属をはるかに上回っています
折りたたみの強さ,通常200〜1000 MPa表面に張力ストレスが集中するので,磨きと欠陥管理は性能を大幅に向上させます.
破裂強度 (KIC) は,裂けんの拡散に対する耐性を定義する.
| 材料 | 折りたたみ強度 (MPa·m1 △2) | 注記 |
|---|---|---|
| ジルコニア (ZrO2) | 7・10 | トランスフォーメーション硬化により信頼性が向上する |
| シリコンナイトリド (Si3N4) | 5・7 | 構造部品に最適 |
| アルミナ (Al2O3) | 3・4 | 一般用途の保温器セラミック |
| シリコンカービード (SiC) | 3・4 | 高強度 中程度の硬さ |
| ボロンカービード (B4C) | 2・3 | 非常に硬いけどとても壊れやすい |
衝撃,振動,または周期的な負荷を経験する部品では,より高い破裂強度を持つ材料が好ましい.
硬さは耐磨性,侵食性,摩擦性によって決定される.
| 材料 | 硬さ (GPa) |
|---|---|
| B4C | 30・38 |
| SiC | 23・28 |
| アルミニウム | 12・20 |
| シルコニア | 12・14 |
ご提供した図は これらの範囲に該当し 主要な陶器の間の 重要な違いを強調しています
弾性モジュールは硬さを示します
| 材料 | ユングのモジュール (GPa) |
|---|---|
| SiC | 410 ¥450 |
| アル2O3 | 350 |
| Si3N4 | 300 |
| ZrO2 | 200 |
高度な硬さにより,機械的な負荷下で正確な寸法安定が保証されます.
熱反応は陶器が高温や変動環境で生き延びられるかどうかを決定します
| 材料 | 連続使用温度 (°C) |
|---|---|
| SiC | 1500円1700円 |
| アル2O3 | 1200円1500円 |
| Si3N4 | 1000円1200円 |
| ZrO2 | 800・1000 |
SiCとアルミニウムが熱機,炉具,半導体加工部品などの高温アプリケーションを支配している.
| 材料 | 熱伝導性 (W/m·K) |
|---|---|
| アルナール | 150×200 |
| SiC | 120・180 |
| アル2O3 | 20・35 |
| ZrO2 | 2・3 |
●高熱伝導性 → パワーエレクトロニクスや熱分散装置にとって不可欠
• 低熱伝導性 → 絶縁と熱壁に最適
| 材料 | CTE (×10−6 /K) |
|---|---|
| SiC | 4.0 ¥45 |
| アルナール | 4.5 |
| アル2O3 | 7・8 |
| ZrO2 | 10・11 |
SiCとAlNはシリコンと密接に一致し,半導体組件における熱ストレスを防ぐ.
材料が保温器,基板,半導体として機能するかどうかを決めるのは電気特性です
| プロパティ | 意味 |
|---|---|
| 容積抵抗性 | 電流を遮断する能力 |
| 介電力強度 | 障害前の電場最大 |
| ダイレクトリ常数 (k) | 充電を貯蔵する能力 |
| 材料 | 容積抵抗性 | ダイレクトリ常数 (k) | 注記 |
|---|---|---|---|
| アル2O3 | 1014 Ω·cm | 9.5 | 標準的な電子隔熱器 |
| アルナール | 1013 Ω·cm | 8 | 高熱伝導性 + 隔熱性 |
| ZrO2 | 1012 Ω·cm | 25 | 高Kセラミック |
| SiC | 100~1010 Ω·cm | 9.7 | 半導体の動作 |
アプリケーションマッピング:
• 高電圧隔熱器 → Al2O3,ZrO2
• 熱を分散させる基質 → AlN
• センサーと半導体装置 → SiC
• 耐久性,熱安定性,CTE の低さ の ため に SiC
• 費用対効果の高い隔熱のためのAl2O3
• 高功率電子冷却用のAlN
• B4C 極端な硬さ
• SiC は,バランスのとれた硬さと硬さ
• タービン,ベアリング,精密機械用用
• ZrO2 頑丈性が重要である場合
• Al2O3 と ZrO2 は,高抵抗性と介電強度により
主要な動作環境 (熱,磨き,衝撃,電圧) を定義する.
最も重要な特性 (硬さ,強度,熱伝導性,CTE,保温性) をランク付けする.
これらの要件を上記の科学特性表と比較する.
製造可能性とコストを評価する.
耐腐蝕性,安定性,信頼性などの長期的性能を考えてください
先進的なセラミックは半導体加工,航空宇宙,電力電子,化学工学,光学,工業機械において不可欠です陶器 の 材料 の 種類 は 似 て い ますエンジニアはよく同じ疑問に悩みます
どれかセラミック素材私の応募に最適ですか?
陶器 の 性能 は,原子 結合,結晶 構造,微小 欠陥,製造 プロセス に よっ て 決定 さ れ て い ます.このガイドは,これらの原則を説明し,最も広く使用されている陶器を比較します.適切な情報を得て,アプリケーションをベースに 意思決定を行うことができます.
セラミクスは強いイオン結合と共性結合によって支配される.これらの結合は変形に抵抗し,例外的な硬さを作り出すが,また脱位運動を防止し,脆い骨折を引き起こす.
原子レベルでの強い結合は 陶器が極端な温度でも硬さを保ち 臨界点に達すると突然破裂する理由を説明します
機械性能は構造陶器の選択の基礎である. 4つのパラメータが最も重要な:
陶器材は,その結晶構造がプラスチック変形に抵抗しているため,圧縮下では例外的にうまく機能します.典型的な値は1000〜2500 MPa大抵の金属をはるかに上回っています
折りたたみの強さ,通常200〜1000 MPa表面に張力ストレスが集中するので,磨きと欠陥管理は性能を大幅に向上させます.
破裂強度 (KIC) は,裂けんの拡散に対する耐性を定義する.
| 材料 | 折りたたみ強度 (MPa·m1 △2) | 注記 |
|---|---|---|
| ジルコニア (ZrO2) | 7・10 | トランスフォーメーション硬化により信頼性が向上する |
| シリコンナイトリド (Si3N4) | 5・7 | 構造部品に最適 |
| アルミナ (Al2O3) | 3・4 | 一般用途の保温器セラミック |
| シリコンカービード (SiC) | 3・4 | 高強度 中程度の硬さ |
| ボロンカービード (B4C) | 2・3 | 非常に硬いけどとても壊れやすい |
衝撃,振動,または周期的な負荷を経験する部品では,より高い破裂強度を持つ材料が好ましい.
硬さは耐磨性,侵食性,摩擦性によって決定される.
| 材料 | 硬さ (GPa) |
|---|---|
| B4C | 30・38 |
| SiC | 23・28 |
| アルミニウム | 12・20 |
| シルコニア | 12・14 |
ご提供した図は これらの範囲に該当し 主要な陶器の間の 重要な違いを強調しています
弾性モジュールは硬さを示します
| 材料 | ユングのモジュール (GPa) |
|---|---|
| SiC | 410 ¥450 |
| アル2O3 | 350 |
| Si3N4 | 300 |
| ZrO2 | 200 |
高度な硬さにより,機械的な負荷下で正確な寸法安定が保証されます.
熱反応は陶器が高温や変動環境で生き延びられるかどうかを決定します
| 材料 | 連続使用温度 (°C) |
|---|---|
| SiC | 1500円1700円 |
| アル2O3 | 1200円1500円 |
| Si3N4 | 1000円1200円 |
| ZrO2 | 800・1000 |
SiCとアルミニウムが熱機,炉具,半導体加工部品などの高温アプリケーションを支配している.
| 材料 | 熱伝導性 (W/m·K) |
|---|---|
| アルナール | 150×200 |
| SiC | 120・180 |
| アル2O3 | 20・35 |
| ZrO2 | 2・3 |
●高熱伝導性 → パワーエレクトロニクスや熱分散装置にとって不可欠
• 低熱伝導性 → 絶縁と熱壁に最適
| 材料 | CTE (×10−6 /K) |
|---|---|
| SiC | 4.0 ¥45 |
| アルナール | 4.5 |
| アル2O3 | 7・8 |
| ZrO2 | 10・11 |
SiCとAlNはシリコンと密接に一致し,半導体組件における熱ストレスを防ぐ.
材料が保温器,基板,半導体として機能するかどうかを決めるのは電気特性です
| プロパティ | 意味 |
|---|---|
| 容積抵抗性 | 電流を遮断する能力 |
| 介電力強度 | 障害前の電場最大 |
| ダイレクトリ常数 (k) | 充電を貯蔵する能力 |
| 材料 | 容積抵抗性 | ダイレクトリ常数 (k) | 注記 |
|---|---|---|---|
| アル2O3 | 1014 Ω·cm | 9.5 | 標準的な電子隔熱器 |
| アルナール | 1013 Ω·cm | 8 | 高熱伝導性 + 隔熱性 |
| ZrO2 | 1012 Ω·cm | 25 | 高Kセラミック |
| SiC | 100~1010 Ω·cm | 9.7 | 半導体の動作 |
アプリケーションマッピング:
• 高電圧隔熱器 → Al2O3,ZrO2
• 熱を分散させる基質 → AlN
• センサーと半導体装置 → SiC
• 耐久性,熱安定性,CTE の低さ の ため に SiC
• 費用対効果の高い隔熱のためのAl2O3
• 高功率電子冷却用のAlN
• B4C 極端な硬さ
• SiC は,バランスのとれた硬さと硬さ
• タービン,ベアリング,精密機械用用
• ZrO2 頑丈性が重要である場合
• Al2O3 と ZrO2 は,高抵抗性と介電強度により
主要な動作環境 (熱,磨き,衝撃,電圧) を定義する.
最も重要な特性 (硬さ,強度,熱伝導性,CTE,保温性) をランク付けする.
これらの要件を上記の科学特性表と比較する.
製造可能性とコストを評価する.
耐腐蝕性,安定性,信頼性などの長期的性能を考えてください
