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炭化ケイ素 (SiC)、としても知られていますカーボランダム、ケイ素と炭素を含む硬い化合物です。バンドギャップの広い半導体であり、自然界では非常に希少な鉱物モアッサナイトとして存在しますが、1893 年以来、研磨剤として使用するために粉末と結晶として大量生産されてきました。-炭化ケイ素の粒子は焼結によって互いに結合して非常に硬いセラミックを形成することができ、自動車のブレーキ、自動車のクラッチ、防弾チョッキのセラミックプレートなど、高い耐久性が要求される用途に広く使用されています。炭化ケイ素の大きな単結晶はレリー法によって成長させることができ、それらを切断して合成モアッサナイトとして知られる宝石にすることができます。

初期のラジオの発光ダイオード（LED）や検出器などの炭化ケイ素の電子応用は、1907 年頃に初めて実証されました。SiC は、高温または高電圧、あるいはその両方で動作する半導体電子デバイスに使用されています。

研磨工具および切削工具

SiC製カッティングディスク

製造では、その硬度を利用して、研削、ホーニング、ウォーター ジェット切断、サンドブラストなどの研磨加工プロセスで使用されます。{0}} SiC は、酸化アルミニウムと比較して、サンドブラストのはるかに鋭利で硬い代替品となります。炭化ケイ素の粒子を紙に積層してサンドペーパーやスケートボードのグリップテープを作成します。

技術分野では、炭化ケイ素はその耐久性と材料の低コストにより、現代の宝石細工で人気のある研磨剤です。

1982 年、酸化アルミニウムと炭化ケイ素ウィスカーの非常に強力な複合体が発見されました。この研究室で製造された複合材料を商品化するまでの開発期間はわずか 3 年でした。{2} 1985 年に、このアルミナと炭化ケイ素ウィスカー強化複合材料から作られた最初の商用切削工具が市場に導入されました。-

構造材

炭化ケイ素は防弾チョッキの外傷プレートに使用されています

1980 年代から 1990 年代にかけて、ヨーロッパ、日本、米国の高温ガス タービンに関するいくつかの研究プログラムで炭化ケイ素が研究されました。-このコンポーネントは、ニッケル超合金タービンブレードまたはノズルベーンを置き換えることを目的としていました。しかし、これらのプロジェクトはどれも、主に耐衝撃性と破壊靱性が低いため、量産には至りませんでした。

他の硬質セラミック（アルミナや炭化ホウ素）と同様に、炭化ケイ素は複合装甲（チョバム装甲など）や防弾チョッキのセラミックプレートに使用されます。 Pinnacle Armor によって製造された Dragon Skin には、炭化ケイ素のディスクが使用されていました。 SiC 装甲の破壊靱性の向上は、異常な粒子成長または AGG の現象によって促進されます。異常に長い炭化ケイ素粒子の成長は、ウィスカー強化と同様に、亀裂後流架橋を通じて強化効果を与える役割を果たす可能性があります。{5}同様の AGG- 強化効果が窒化ケイ素 (Si) でも報告されています。₃N₄).

炭化ケイ素は、セラミックの焼成、ガラスの溶融、またはガラスの鋳造などの高温窯の支持体および棚の材料として使用されます。{0} SiC キルンシェルフは、従来のアルミナシェルフに比べて大幅に軽量で耐久性があります。

2015 年 12 月、航空、航空宇宙、自動車、マイクロエレクトロニクスでの使用に適した新しい強力な可塑性合金を製造する方法として、溶融マグネシウムに炭化ケイ素ナノ-粒子を注入することが言及されました。-

自動車部品

ポルシェ カレラ GT の炭化ケイ素「カーボン-」ディスク ブレーキ

シリコン-浸透カーボン-カーボン複合材は、極端な温度にも耐えられるため、高性能「セラミック」ブレーキ ディスクに使用されています。-シリコンは炭素-炭素複合材料内のグラファイトと反応して、炭素-繊維-強化炭化ケイ素（C/SiC）になります。これらのブレーキ ディスクは、一部の公道スポーツカー、スーパーカーのほか、ポルシェ カレラ GT、ブガッティ ヴェイロン、シボレー コルベット ZR1、マクラーレン P1、ベントレー、フェラーリ、ランボルギーニ、一部の特定の高性能アウディ車などの高性能車に使用されています。-炭化ケイ素は、ディーゼル微粒子フィルター用に焼結された形でも使用されます。また、摩擦、排出ガス、高調波を低減するためのオイル添加剤としても使用されます。

電気システム

SiC の最も初期の電気用途は、電力システムの避雷器のサージ保護としてでした。これらのデバイスは、両端の電圧が特定のしきい値 V に達するまで、高い抵抗を示す必要があります。_Tこの時点で抵抗はより低いレベルに低下し、印加電圧が V を下回るまでこのレベルを維持する必要があります。_T電流を地面に流し込みます。

SiC にはこのような電圧依存性の抵抗があることが早くから認識されていたため、SiC ペレットの柱が高圧送電線とアースの間に接続されました。-線路への落雷により線路電圧が十分に上昇すると、SiC 柱が導通し、落雷電流が電力線に沿ってではなく大地に無害に流れることを可能にします。 SiC カラムは通常の電力線動作電圧で大幅に導通することが判明したため、スパーク ギャップを設けて直列に配置する必要がありました。{4}雷によって電力線導体の電圧が上昇すると、このスパーク ギャップがイオン化されて導電性になり、電力導体とアースの間に SiC カラムが効果的に接続されます。避雷器で使用される火花ギャップは信頼性が低く、必要なときにアークを発生できなかったり、その後オフにできなかったりします。後者の場合、材料の破損や塵や塩による汚染が原因です。 SiC コラムの使用は、当初、避雷器のスパーク ギャップの必要性を排除することを目的としていました。ギャップ付き SiC 避雷器は避雷に使用され、GE や Westinghouse などのブランド名で販売されていました。{9}}ギャップ付き SiC アレスタは、酸化亜鉛ペレットの柱を使用するギャップなしバリスタに大きく取って代わられています。-

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