Componenti strutturali in carburo di silicio a base di alluminio

Breve introduzione
I componenti strutturali in carburo di silicio a base di alluminio (AlSiC) sono un materiale composito a base metallica composto da una lega di alluminio come matrice e da particelle di carburo di silicio come fase di rinforzo. Combina i vantaggi della leggerezza e dell'alta conducibilità termica della lega di alluminio con l'alta resistenza e il basso coefficiente di espansione termica del carburo di silicio, evitando gli svantaggi prestazionali di un unico materiale. Questo materiale presenta le seguenti caratteristiche principali:
-Elevata conduttività termica: La conducibilità termica può raggiungere i 180-240 W/mK, 10 volte superiore a quella delle leghe di Kovar tradizionali.
-Basso coefficiente di espansione termica: Può essere abbinato a materiali come i chip dei semiconduttori regolando il contenuto di carburo di silicio, con un coefficiente di espansione termica compreso tra 6,5~9,5 × 10 -⁶/K.
-Elevata rigidità e resistenza specifica: La rigidità specifica è 3 volte quella dell'alluminio e 25 volte quella del rame, mentre la densità è paragonabile a quella dell'alluminio.
-Elevata resistenza all'usura: Durezza HV ≥ 2500, in grado di funzionare stabilmente in ambienti ad alta temperatura e altamente corrosivi.
-Buona stabilità dimensionale: non si deforma facilmente a causa della distribuzione non uniforme delle sollecitazioni dopo la lavorazione.

Campi di applicazione
I componenti strutturali in carburo di silicio a base di alluminio sono stati ampiamente utilizzati in diversi campi grazie alle loro eccellenti prestazioni:

1. Settore aerospaziale:
   -Utilizzato per la produzione di fusoliere di aerei, componenti di motori, componenti strutturali di satelliti, ecc., può sostituire i tradizionali materiali in lega a base di nichel, ridurre il peso e migliorare la temperatura di lavoro e l'efficienza.
   -Nella struttura ottico-meccanica dei satelliti di telerilevamento ad alta risoluzione, può essere utilizzata per realizzare spazi vuoti di riflettori ottici, semplificare la struttura e ridurre il peso.
   -Come principale componente strutturale portante applicato ai corpi dei cilindri dei freni idraulici, alle alette di guida delle ventole e ad altri componenti degli aerei.
2. Nel settore automobilistico:
   -Utilizzato per i componenti del motore, della trasmissione, dell'impianto frenante e così via, per migliorare la durata e l'efficienza del carburante dei componenti.
   -Come materiale leggero per la carrozzeria, migliora la potenza e il risparmio di carburante delle automobili.
   -I dischi freno in alluminio rinforzati con particelle di carburo di silicio utilizzati nella produzione di veicoli elettrici possono ridurre il peso di 50% rispetto ai dischi freno in ghisa e migliorare l'autonomia di guida.
3. Nel campo dell'elettronica:
   -Come substrato di dissipazione del calore per i moduli IGBT, è ampiamente utilizzato nelle ferrovie ad alta velocità, nelle metropolitane, nei veicoli a nuova energia, nella generazione di energia eolica e in altri campi.
   -Utilizzato per imballaggi elettronici, linee di trasmissione di segnali ad alta frequenza, ecc. per migliorare la dissipazione del calore e la stabilità dei circuiti.
   -Come materiale di imballaggio per circuiti integrati a microonde, migliora la stabilità del segnale e l'efficienza della trasmissione.
4. Altri campi:
   -Utilizzato per la produzione di componenti strutturali resistenti al calore, componenti strutturali resistenti all'usura, strumenti e apparecchiature di precisione, ecc.
   -La sostituzione del rame al tungsteno nei substrati dei chip radar consente di ottenere un'eccellente dissipazione del calore e un peso ridotto.

Dettagli di personalizzazione
I componenti strutturali in carburo di silicio a base di alluminio possono essere personalizzati in base alle esigenze specifiche del cliente. Ecco alcuni punti chiave del processo di personalizzazione:

1. Regolazione della composizione del materiale:
   -Il contenuto di carburo di silicio può essere regolato tra 15% e 65% per soddisfare i diversi requisiti di prestazione.
   -Fibra ceramica, fibra di carbonio e altri materiali di rinforzo possono essere aggiunti in base alle esigenze per migliorare ulteriormente la resistenza alla flessione.
2. Selezione del processo di stampaggio:
   -I processi di stampaggio più comuni includono la fusione, la lavorazione CNC, l'estrusione a caldo+CNC, ecc.
   -La colata di precisione può essere utilizzata per ottenere la formatura netta o quasi netta di componenti strutturali complessi.
3. Precisione dimensionale e trattamento delle superfici:
   -La precisione dimensionale può raggiungere ± 0,003 mm.
   -La superficie può essere trattata a specchio o placcata con nichel, oro, argento, ecc.
4. Requisiti di lavorazione:
   -A causa dell'elevata durezza del materiale e della difficoltà di lavorazione, è solitamente necessario utilizzare macchine utensili CNC per la lavorazione.
   -Per garantire l'accuratezza e la qualità della lavorazione, è necessario prestare particolare attenzione ai parametri di processo e alla selezione delle attrezzature durante il processo di lavorazione.

I componenti strutturali in carburo di silicio a base di alluminio sono diventati uno dei materiali principali nel settore manifatturiero di fascia alta, grazie alle loro eccellenti prestazioni e all'ampia applicabilità. Con il continuo progresso della tecnologia, le sue prospettive di applicazione diventeranno ancora più ampie.

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