Componentes estructurales de carburo de silicio a base de aluminio

Breve introducción
Los componentes estructurales de carburo de silicio a base de aluminio (AlSiC) son un material compuesto de base metálica formado por una aleación de aluminio como matriz y partículas de carburo de silicio como fase de refuerzo. Combina las ventajas de ligereza y alta conductividad térmica de la aleación de aluminio con la alta resistencia y el bajo coeficiente de expansión térmica del carburo de silicio, al tiempo que evita eficazmente las desventajas de rendimiento de un solo material. Este material presenta las siguientes características principales
-Alta conductividad térmica: La conductividad térmica puede alcanzar 180-240 W/mK, que es 10 veces la de las aleaciones de Kovar tradicionales.
-Bajo coeficiente de expansión térmica: Puede adaptarse a materiales como chips semiconductores ajustando el contenido de carburo de silicio, con un coeficiente de expansión térmica entre 6,5~9,5 × 10 -⁶/K.
-Alta rigidez específica y resistencia: La rigidez específica es 3 veces la del aluminio y 25 veces la del cobre, y la densidad es comparable a la del aluminio.
-Alta resistencia al desgaste: Dureza HV ≥ 2500, capaz de funcionar de forma estable en entornos de alta temperatura y altamente corrosivos.
-Buena estabilidad dimensional: no se deforma fácilmente debido a una distribución desigual de las tensiones tras el procesado.

Campos de aplicación
Los componentes estructurales de carburo de silicio a base de aluminio se han utilizado ampliamente en múltiples campos debido a sus excelentes prestaciones:

1. Ámbito aeroespacial:
   -Se utiliza para fabricar fuselajes de aviones, componentes de motores, componentes estructurales de satélites, etc., y puede sustituir a los materiales tradicionales de aleación basados en níquel, reducir el peso y mejorar la temperatura de trabajo y la eficiencia.
   -En la estructura óptico-mecánica de los satélites de teledetección de alta resolución, puede utilizarse para fabricar piezas brutas de reflectores ópticos espaciales, simplificar la estructura y reducir el peso.
   -Como principal componente estructural portante aplicado a cuerpos de cilindros de frenos hidráulicos, álabes guía de salida de ventiladores y otros componentes de aeronaves.
2. En el ámbito de la automoción:
   -Se utiliza en componentes del motor, componentes de la transmisión, componentes del sistema de frenos, etc., para mejorar la durabilidad y la eficiencia del combustible de los componentes.
   -Como material ligero para la carrocería, mejora la potencia y el ahorro de combustible de los automóviles.
   -Los discos de freno de aluminio reforzado con partículas de carburo de silicio utilizados en la fabricación de vehículos eléctricos pueden reducir el peso en 50% en comparación con los discos de freno de hierro fundido y mejorar la autonomía.
3. En el campo de la electrónica:
   -Como sustrato de disipación de calor para módulos IGBT, se utiliza ampliamente en ferrocarriles de alta velocidad, metro, vehículos de nuevas energías, generación de energía eólica y otros campos.
   -Se utiliza en embalajes electrónicos, líneas de transmisión de señales de alta frecuencia, etc., para mejorar la disipación del calor y la estabilidad de los circuitos.
   -Como material de embalaje para circuitos integrados de microondas, mejora la estabilidad de la señal y la eficacia de la transmisión.
4. Otros campos:
   -Se utiliza para fabricar componentes estructurales resistentes al calor, componentes estructurales resistentes al desgaste, instrumentos y equipos de precisión, etc.
   -La sustitución del material de cobre de tungsteno en los sustratos de los chips de radar da como resultado una excelente disipación del calor y un menor peso.

Detalles de personalización
Los componentes estructurales de carburo de silicio con base de aluminio pueden personalizarse según las necesidades específicas del cliente. He aquí algunos puntos clave del proceso de personalización:

1. Ajuste de la composición del material:
   -El contenido de carburo de silicio puede ajustarse entre 15% y 65% para satisfacer diferentes requisitos de rendimiento.
   -Se pueden añadir fibra cerámica, fibra de carbono y otros materiales de refuerzo según las necesidades para mejorar aún más la resistencia a la flexión.
2. Selección del proceso de moldeo:
   -Los procesos de moldeo habituales incluyen la fundición, el mecanizado CNC, la extrusión en caliente+CNC, etc.
   -La fundición de precisión puede utilizarse para conseguir la conformación neta o casi neta de componentes estructurales complejos.
3. Precisión dimensional y tratamiento de superficies:
   -La precisión dimensional puede alcanzar ± 0,003 mm.
   -La superficie puede tratarse con acabado de espejo o chaparse en níquel, oro, plata, etc.
4. Requisitos de procesamiento:
   -Debido a la gran dureza del material y a la dificultad de procesamiento, suele ser necesario utilizar máquinas herramienta CNC para el mecanizado.
   -Debe prestarse especial atención a los parámetros del proceso y a la selección del equipo durante el proceso de mecanizado para garantizar la precisión y la calidad del mecanizado.

Los componentes estructurales de carburo de silicio a base de aluminio se han convertido en uno de los materiales fundamentales en el campo de la fabricación de alta gama debido a su excelente rendimiento y amplia aplicabilidad. Con el continuo avance de la tecnología, sus perspectivas de aplicación serán aún más amplias.

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