Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
Atome stellen die Brücken zwischen den Tetraedern dar. Von der Anord-
nung der Tetraeder in verschiedenen Schichten hängt es ab, ob kubisches
ˇ -SiC kristallisiert oder hexagonales ˛ -SiC.
Unterhalb 1900 °C ist die kubische Phase stabil, darüber die hexa-
gonale. Die genaue Umwandlungstemperatur hängt von der umgebenden
Atmosphäre ab. Im Acheson-Prozess (Abschn. 2.2.3 und Abb. 3.3 ) ent-
steht die hexagonale Phase. Die kubische kann durch chemische oder
physikalische Dampfphasenabscheidung (CVD- oder PVD-Prozess) her-
gestellt werden. Eine Stabilisierung der kubischen Phase erfolgt durch
Einbau von Stickstoff in das Kristallgitter.
Obwohl die SiC-Keramiken grünlich, graublau oder schwarz aus-
sehen, was durch den polykristallinen Aufbau der Werkstoffe und
unterschiedliche Verunreinigungen der Kristalle hervorgerufen wird,
sind hochreine ˛ -SiC-Kristalle farblos und ˇ -SiC-Kristalle gelb. Reines
SiC schmilzt nicht, sondern dissoziiert erst bei 2540 °C. Daraus folgt die
hervorragende Rolle, die SiC unter den Nichtoxid-Keramiken spielt.
Beispiel
Schon am Ende des 19. Jahrhunderts erkannte man die hohe Feu-
erfestigkeit von SiC-Keramik. Anwendungsmöglichkeiten im Indus-
trieofenbau bestehen für z. B. Eisenschmelzen in Hochöfen, Alumini-
umschmelzen in Schmelzflusselektrolysezellen, aber auch Zink- und
Kupferschmelzen. Da der Werkstoff eine hoheWärmeleitfähigkeit be-
sitzt, muss die Außenwand der Öfen thermisch isoliert werden.
Die Wärmeleitfähigkeit wird stark durch Dotanden beeinflusst, so
dass in der Literatur sehr unterschiedliche Werte angegeben werden. Die
höchsten Werte in sauberen Einkristallen wurden mit 490W m 1
K 1 ,
also in der Größenordnung gut leitender Metalle, gemessen. Praktisch ist
SiC-Keramik meist dotiert. Das verringert die Wärmeleitfähigkeit. Aus
Tabelle 5.2 geht ein Wert von 250W m 1
K 1 hervor, der immer noch
hoch für eine Keramik ist. Die hohe Wärmeleitfähigkeit prädestiniert
SiC-Keramik für den Einsatz als Rohre in Hochtemperatur-Wärmetau-
schern, die bei 900-1000 °C betrieben werden können.
SiC-Keramik besitzt einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten,
der nur wenig höher als der von Si-Halbleiterbauelementen liegt. Die-
 
Search WWH ::




Custom Search