Mosi2 발열체가 깨지기 쉬운 이유는 무엇인가요?깨지기 쉬운 특성 이해

MoSi2(몰리브덴 디실리사이드) 고온 발열체 는 극한의 온도(1600~1900°C)를 견디는 능력으로 산업 및 실험실 환경에서 널리 사용됩니다.하지만 고온 복원력에도 불구하고 몇 가지 고유한 재료 특성 및 운영상의 문제로 인해 취약한 것으로 간주됩니다.취성, 기계적 충격에 대한 취약성, 산화와 관련된 얇아짐은 취약성을 증가시키므로 세심한 취급과 유지 관리가 필요합니다.

핵심 사항 설명:

MoSi2 소재의 고유한 취성
- MoSi2의 굽힘 강도는 350MPa, 파단 인성은 4.5MPa.m1/2로 금속이나 다른 세라믹 소재에 비해 상대적으로 낮습니다.따라서 기계적 스트레스를 받으면 균열이 발생하기 쉽습니다.
- 소재의 경도(12.0GPa)와 압축 강도(650MPa)는 연성 부족을 보완하지 못하기 때문에 충격을 흡수하기 위해 소성 변형이 일어나지 않습니다.
기계적 충격에 대한 취약성
- '견고한 외관'은 설치 또는 유지보수 중 물리적 충격에 대한 저항력이 낮다는 의미입니다.경미한 충격에도 열 순환 중에 미세 균열이 발생할 수 있습니다.
- 조인트 몰딩 공정은 내충격성을 위해 설계되었지만 고르지 않은 힘을 받으면 여전히 약점이 될 수 있습니다.
산화로 인한 얇아짐
- 고온에서 MoSi2는 보호용 SiO2 층을 형성하지만 이 과정에서 소자가 점차 소모되어 시간이 지남에 따라 얇아집니다('오렌지 껍질' 표면으로 표시됨).
- 단면적이 너무 작아지면 국부적인 과열이 발생하여 고장이 가속화됩니다.이러한 얇아짐은 되돌릴 수 없으며 가열 사이클이 반복될수록 악화됩니다.
열팽창 문제
- 열신장률이 4%인 경우 빠른 가열/냉각 주기는 (효율적이기는 하지만) 내부 응력을 발생시킵니다.소재가 소성 변형을 통해 이러한 응력을 수용하지 못하면 균열이 발생합니다.
- 고온에서 입자가 지속적으로 성장하면 구조적 무결성이 더욱 저하됩니다.
작동 민감도
- 오염(예: 부적절하게 건조된 지르코니아)은 보호용 SiO2 층을 파괴하여 산화를 가속화합니다.이를 위해서는 세심한 용광로 유지 관리가 필요합니다.
- 1500°C 이상의 SiC 소자보다 성능이 뛰어나지만, 취약성 때문에 갑작스러운 고장을 방지하기 위해 더 엄격한 운영 프로토콜이 필요합니다.

고온 성능과 기계적 취약성 사이의 이러한 상충 관계가 총소유비용에 어떤 영향을 미치는지 고려해 보셨나요?MoSi2 소자는 극한 온도 공정을 가능하게 하지만, 조달 결정 시 취급 및 교체 비용을 고려해야 합니다.이러한 취약성 때문에 동적 열 시스템보다는 제어된 고정식 용광로 애플리케이션에 주로 사용됩니다.

요약 표:

요인	취약성에 미치는 영향
내재된 취성	낮은 굽힘 강도(350MPa)와 파단 인성(4.5MPa.m1/2)으로 인해 균열이 발생할 수 있습니다.
기계적 충격	취급 중 충격에 취약하며 열 순환 시 미세 균열이 확산됩니다.
산화로 인한 얇아짐	보호용 SiO2 층 형성은 재료를 소모하여 돌이킬 수 없는 얇아짐을 유발합니다.
열팽창	가열/냉각 중 4%의 신장은 내부 응력을 발생시켜 균열을 일으킵니다.
운영 민감도	오염은 SiO2 층을 파괴하여 고장을 가속화하므로 엄격한 프로토콜이 필요합니다.

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