尽管碳化硅(SiC)具有高热导率、低热膨胀性和超强硬度等优势特性,但它也面临着一些挑战。主要挑战包括制造困难、对热冲击敏感以及需要专门的加工技术。
制造困难:
碳化硅的硬度极高,因此要将其加工成精密零件非常困难。由于材料的硬度,传统的加工方法无法奏效。如前所述,用 CVD 碳化硅制造精密零件必须采用金刚石磨削技术。由于金刚石工具的高成本和研磨所需的能量,这一过程不仅耗时,而且成本高昂。此外,由于碳化硅的电气特性,特别是其低电阻,因此必须使用放电加工 (EDM) 等专门技术来制造精细特征。这增加了制造碳化硅元件的复杂性和成本。热冲击敏感性:
虽然 SiC 具有高热导率(120-270 W/mK)和低热膨胀率(4.0x10-6/°C),这通常有助于提高其抗热震性,但快速的温度变化仍会引起热应力,导致微裂纹。在涉及快速加热或冷却的应用中,需要仔细考虑这种对热冲击的敏感性。在高温下形成的保护性氧化硅涂层可以帮助缓解这一问题,但并不能完全解决问题。工程师在设计元件时必须考虑温度的渐变以防止损坏,这可能会限制碳化硅元件的操作灵活性。
专业加工技术: