세라믹 소재는 일반적으로 높은 융점과 열 안정성으로 인해 금속보다 내열성이 뛰어납니다.
예를 들어 탄화규소(SiC)는 최대 1400°C의 온도에서도 높은 기계적 강도를 유지할 수 있어 뛰어난 내열성을 자랑합니다.
반면 금속은 일반적으로 녹는점이 낮고 고온에서 구조적 무결성을 잃을 수 있습니다.
또한 SiC와 같은 세라믹은 높은 열전도율, 낮은 열팽창 계수, 우수한 열충격 저항성을 지니고 있어 고온 애플리케이션에 이상적입니다.
고려해야 할 5가지 핵심 사항
1. 높은 융점
세라믹 소재는 녹는점이 높기 때문에 금속에 비해 고온에 대한 내성이 강합니다.
2. 열 안정성
세라믹은 열 안정성이 뛰어나 고온에서도 구조적 무결성을 유지할 수 있습니다.
3. 세라믹의 고유한 특성
세라믹 소재는 또한 내열성을 향상시키는 고유한 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어, PTC(양수 온도 계수) 세라믹은 양수 열 저항 계수를 가지므로 온도에 따라 저항이 증가합니다.
이 특성 덕분에 PTC 세라믹은 자체 온도 조절기 역할을 하여 열 발생을 조절하고 고온에서도 안정성을 유지할 수 있습니다.
이는 일반적으로 음의 온도 저항 계수를 갖는 대부분의 금속과 달리 온도가 상승함에 따라 저항이 감소하고 전류 흐름이 증가하여 과열 및 손상을 일으킬 수 있는 것과는 대조적입니다.
4. 금속-세라믹 복합재
또한 금속-세라믹 복합재 또는 서멧을 사용하면 금속 첨가제로 세라믹을 강화하여 내열성을 향상시킬 수 있습니다.
이러한 복합재는 세라믹 산화물의 높은 융점 및 경도와 금속의 연성 및 인성을 결합하여 고온에 강하고 잘 깨지지 않는 소재를 만듭니다.
이는 세라믹 제조 공정 중에 점토에 금속 분말을 첨가하여 고온 성능으로 잘 알려진 소결 알루미늄 및 TD 니켈과 같은 소재를 만들면 달성할 수 있습니다.
5. 요약
요약하면, 세라믹은 높은 융점, 열 안정성, 양의 온도 저항 계수와 같은 고유한 특성으로 인해 일반적으로 금속보다 내열성이 뛰어납니다.
금속-세라믹 복합재를 사용하면 세라믹의 내열성이 더욱 향상되어 다양한 고온 애플리케이션에 적합합니다.
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