Composants structurels en carbure de silicium à base d'aluminium

Brève introduction
Les composants structurels en carbure de silicium à base d'aluminium (AlSiC) sont un matériau composite à base de métal composé d'un alliage d'aluminium comme matrice et de particules de carbure de silicium comme phase de renforcement. Il combine les avantages de la légèreté et de la conductivité thermique élevée de l'alliage d'aluminium avec la résistance élevée et le faible coefficient de dilatation thermique du carbure de silicium, tout en évitant efficacement les inconvénients d'un seul matériau en termes de performances. Ce matériau présente les principales caractéristiques suivantes :
-Conductivité thermique élevée : La conductivité thermique peut atteindre 180-240 W/mK, soit 10 fois celle des alliages Kovar traditionnels.
-Faible coefficient de dilatation thermique : Il peut être adapté à des matériaux tels que les puces semi-conductrices en ajustant la teneur en carbure de silicium, avec un coefficient de dilatation thermique compris entre 6,5 et 9,5 × 10 -⁶/K.
-Rigidité et résistance spécifiques élevées : La rigidité spécifique est 3 fois supérieure à celle de l'aluminium et 25 fois supérieure à celle du cuivre, et la densité est comparable à celle de l'aluminium.
-Haute résistance à l'usure : Dureté HV ≥ 2500, capable de fonctionner de manière stable à haute température et dans des environnements hautement corrosifs.
-Bonne stabilité dimensionnelle : ne se déforme pas facilement en raison d'une répartition inégale des contraintes après le traitement.

Champs d'application
Les composants structurels en carbure de silicium à base d'aluminium ont été largement utilisés dans de nombreux domaines en raison de leurs excellentes performances :

1. Domaine aérospatial :
   -Utilisé pour la fabrication de fuselages d'avions, de composants de moteurs, de composants structurels de satellites, etc., il peut remplacer les alliages traditionnels à base de nickel, réduire le poids et améliorer la température de travail et l'efficacité.
   -Dans la structure optique et mécanique des satellites de télédétection à haute résolution, il peut être utilisé pour fabriquer des ébauches de réflecteurs optiques spatiaux, simplifier la structure et réduire le poids.
   -En tant que principal composant structurel porteur appliqué aux corps de cylindres de freins hydrauliques, aux aubes directrices de sortie de ventilateur et à d'autres composants d'aéronefs.
2. Dans le domaine de l'automobile :
   -Utilisé pour les composants du moteur, de la transmission, du système de freinage, etc., afin d'améliorer la durabilité et l'efficacité énergétique des composants.
   -En tant que matériau de carrosserie léger, il améliore la puissance et l'économie de carburant des automobiles.
   -Les disques de frein en aluminium renforcés par des particules de carbure de silicium utilisés dans la fabrication de véhicules électriques peuvent réduire le poids de 50% par rapport aux disques de frein en fonte et améliorer l'autonomie.
3. Dans le domaine de l'électronique :
   -En tant que substrat de dissipation thermique pour les modules IGBT, il est largement utilisé dans les trains à grande vitesse, les métros, les véhicules à énergie nouvelle, la production d'énergie éolienne et d'autres domaines.
   -Utilisé pour les emballages électroniques, les lignes de transmission de signaux à haute fréquence, etc., afin d'améliorer la dissipation de la chaleur et la stabilité du circuit.
   En tant que matériau d'emballage pour les circuits intégrés à micro-ondes, il améliore la stabilité du signal et l'efficacité de la transmission.
4. Autres domaines :
   -Utilisé pour la fabrication de composants structurels résistants à la chaleur, de composants structurels résistants à l'usure, d'instruments et d'équipements de précision, etc.
   -Le remplacement du cuivre tungstène dans les substrats des puces radar permet une excellente dissipation de la chaleur et un poids plus léger.

Détails de la personnalisation
Les composants structurels en carbure de silicium à base d'aluminium peuvent être personnalisés en fonction des besoins spécifiques du client. Voici quelques points clés du processus de personnalisation :

1. Ajustement de la composition des matériaux :
   -La teneur en carbure de silicium peut être ajustée entre 15% et 65% pour répondre aux différentes exigences de performance.
   -Des fibres céramiques, des fibres de carbone et d'autres matériaux de renforcement peuvent être ajoutés en fonction des besoins pour améliorer la résistance à la flexion.
2. Choix du procédé de moulage :
   -Les procédés de moulage courants comprennent le moulage, l'usinage CNC, l'extrusion à chaud+CNC, etc.
   -Le moulage de précision peut être utilisé pour réaliser le formage net ou presque net de composants structurels complexes.
3. Précision dimensionnelle et traitement de surface :
   -La précision dimensionnelle peut atteindre ± 0,003 mm.
   -La surface peut être traitée avec une finition miroir ou plaquée de nickel, d'or, d'argent, etc.
4. Exigences en matière de traitement :
   En raison de la grande dureté du matériau et de la difficulté du traitement, il est généralement nécessaire d'utiliser des machines-outils à commande numérique pour l'usinage.
   -Une attention particulière doit être accordée aux paramètres du processus et à la sélection de l'équipement pendant le processus d'usinage afin de garantir la précision et la qualité de l'usinage.

Les composants structurels en carbure de silicium à base d'aluminium sont devenus l'un des matériaux de base dans le domaine de la fabrication haut de gamme en raison de leurs excellentes performances et de leur large applicabilité. Avec les progrès constants de la technologie, les perspectives d'application vont encore s'élargir.

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