O carboneto de silício (SiC) é um material altamente durável com propriedades térmicas excepcionais, o que o torna adequado para aplicações a temperaturas extremamente elevadas.O seu limite superior de estabilidade é de cerca de 2500°C, com um ponto de fusão de aproximadamente 2830°C.O SiC mantém uma elevada resistência mecânica até 1400°C e pode ser utilizado em ambientes até 1600°C, onde forma um revestimento protetor de óxido de silício.Apresenta uma excelente condutividade térmica, baixa expansão térmica e resistência ao choque térmico, à corrosão e ao ataque químico.Estas propriedades tornam o SiC ideal para elementos de aquecimento, componentes de fornos e outras aplicações industriais de alta temperatura.
Pontos-chave explicados:
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Limites de temperatura e estabilidade:
- O SiC mantém-se estável até 2500°C com um ponto de fusão de 2830°C .
- Mantém elevada resistência mecânica até 1400°C e pode ser utilizado em ambientes até 1600°C onde forma uma camada protetora de óxido.
- Acima de 1600°C o SiC começa a oxidar no ar, mas a sua integridade estrutural permanece intacta até temperaturas muito mais elevadas.
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Propriedades térmicas:
- Condutividade térmica:O SiC tem uma gama de condutividade térmica de 120-270 W/mK comparável ao cobre, o que o torna um excelente condutor de calor.
- Expansão térmica:O seu baixo coeficiente de expansão térmica ( 4,0x10-6/°C ) contribui para a sua elevada resistência ao choque térmico permitindo-lhe suportar mudanças rápidas de temperatura sem fissurar.
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Resistência mecânica e química:
- O SiC mantém a sua resistência mecânica a temperaturas muito elevadas, sem perda significativa de resistência até 1600°C .
- É resistente à corrosão e ao ataque químico, incluindo ácidos, álcalis e sais fundidos, até 800°C .
- A sua extrema dureza e boa resistência à fadiga tornam-no adequado para aplicações industriais exigentes.
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Aplicações em ambientes de alta temperatura:
- O SiC é amplamente utilizado como elementos de aquecimento em fornos, capazes de suportar temperaturas até 1625°C .
- A sua elevada condutividade térmica e baixa expansão térmica tornam-no ideal para aplicações que requerem gestão térmica e estabilidade, como o fabrico de semicondutores e componentes aeroespaciais.
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Vantagens comparativas:
- Em comparação com outras cerâmicas, o SiC tem maior condutividade eléctrica tornando-o adequado para aplicações electrónicas.
- As suas propriedades térmicas superiores e resistência ao stress termomecânico dão-lhe uma vantagem sobre materiais como o nitreto de silício em ambientes extremos.
Em resumo, o carboneto de silício é um material versátil com propriedades térmicas, mecânicas e químicas excepcionais, o que o torna uma escolha preferencial para aplicações a altas temperaturas.A sua capacidade de manter a força e a estabilidade a temperaturas extremas, combinada com a sua resistência ao choque térmico e à corrosão, garante a sua fiabilidade em ambientes industriais exigentes.
Tabela de resumo:
| Propriedade | Detalhes |
|---|---|
| Limite de estabilidade | Até 2500°C, ponto de fusão a 2830°C |
| Resistência mecânica | Mantém a resistência até 1400°C, utilizável até 1600°C |
| Condutividade térmica | 120-270 W/mK, comparável ao cobre |
| Expansão térmica | Coeficiente baixo (4,0x10-6/°C), elevada resistência ao choque térmico |
| Resistência química | Resistente a ácidos, álcalis e sais fundidos até 800°C |
| Aplicações | Elementos de aquecimento, componentes de fornos, semicondutores e aplicações aeroespaciais |
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