Продукти от силициев карбид

Силициевият карбид (SiC) е изключително твърдо, синтетично произведено кристално съединение на силиций и въглерод, което намира приложение в различни индустрии, включително огнеупорни облицовки за промишлени пещи, високотемпературни нефтохимически приложения и субстрати за полупроводникова електроника.

Черният силициев карбид е здрав, но ронлив абразивен материал, който обикновено се използва за обработка на материали с ниска якост на опън, като стъкло и камък. Освен това от този материал могат да се произвеждат и стъклокерамични точки и колела.

Високотемпературна якост

Силициевият карбид е един от най-здравите керамични материали и е идеален за високотемпературни приложения, като например в химически заводи и мелници. Здравината му остава постоянна до 1400 градуса по Целзий, което го прави идеален за химически заводи и мелници, като същевременно е устойчив на корозия, абразия и термичен шок.

Освен това устойчивостта му на киселинни, алкални и окислителни среди го прави отличен избор за химически реактори, високотемпературни нагревателни пещи и нефтохимически съоръжения.

Друго приложение на силициевия карбид е подсиленият с въглеродни влакна силициев карбид (CFRC), който е здрав и лек, но може да издържи на високотемпературните натоварвания, свързани със спирането. Използван широко от военни превозни средства за целите на бронежилетките, както и за производство на абразивни продукти като шкурка и шлифовъчни дискове, поради своята здравина при високи температури, силициевият карбид може да се използва и като материал за производство на тигли за високотемпературни експерименти и реакции в химически лаборатории, като помага за запазване на целостта им при тежки експлоатационни условия, като същевременно предпазва критичното оборудване от деградация.

Устойчивост на високи температури

Комбинацията от висока механична якост, устойчивост на пълзене, окисляване и корозия при повишени температури, както и отличната топлопроводимост на силициевия карбид го правят отличен избор на материал за приложения за структурни опори. Опори за подложки за пластини и лопатки, изработени от силициев карбид, често се срещат в пещите за полупроводници, докато неговата чистота и устойчивост на химически атаки при температура го правят популярен и като материал за керамични тигли - за реакции като калциниране, пиролиза и производство на нови материали.

Твърдостта и здравината правят този материал подходящ за високопроизводителни инженерни приложения, като например лагери на помпи, клапани, инжектори за пясъкоструене, матрици за екструдиране и пресови инструменти за екструдиране. Освен това високата му устойчивост на напрежение го прави полезно допълнение към системите за управление на батериите на електрическите превозни средства.

Силициевият карбид е произведен за първи път по изкуствен път от изобретателя Едуард Ачесън от Carborundum Company през 1891 г., като е използвана неговата техника, включваща смесване на глина с прахообразен кокс в желязна купа с въглеродни електроди като електроди и прилагане на високотемпературна електрохимична реакция между въглерода и силиция в кокса, за да се получат яркозелени кристали, чиято твърдост е сравнима с диаманта.

Високотемпературна проводимост

Силициевият карбид е една от най-леките и най-твърдите съвременни керамики. С отлична топлопроводимост и нисък коефициент на разширение, както и с издръжливост на високи температури без загуба на якост при повишени температури - силициевият карбид е идеален материал за взискателни приложения като 3D принтиране, балистика и енергийни технологии.

Химическата чистота на кристалния силициев карбид го прави полезен материал за производство на полупроводници и за приложения в електротехниката и електрониката. Благодарение на способността му да издържа на високи температури без влошаване на здравината, опорите и лопатките за подложки за пластини често се срещат в пещите за полупроводници, като същевременно често се използват като компоненти в резистори с променлива температура и напрежение.

SiC е устойчив на физическо износване, като ерозия и абразия. Устойчивостта му на абразия често се сравнява с тази на диаманта, а устойчивостта му на киселини и луга го прави идеален за използване в химически заводи, мелници, експандери и екструдери, както и в дюзи за разпръскване и компоненти на циклони. Той се отличава с ниски нива на корозия, което позволява SiC да се използва широко в различни индустрии, включително химически заводи, мелници, експандери и екструдери, както и дюзи за разпръскване и компоненти на циклони.

Издръжливост при високи температури

Отличната издръжливост на силициевия карбид го прави ценен материал за високотемпературни приложения, като например металургична обработка, производство на керамика и химическа обработка. Освен това силициевият карбид предлага голяма устойчивост срещу химическа корозия и ерозия.

Изработването на зелено тяло изисква смесване на финозърнест силициев и въглероден прах със свързващо вещество, пресоване в желаните форми с помощта на сухи или изостатични преси, след което се изпича при високи температури.

Огнеупорни материали като този са предназначени за облицоване на пещи и други високотемпературни съоръжения и се предлагат в различни форми, размери, дебелини на стените и нива на устойчивост на корозия, за да отговорят на различни промишлени нужди. Освен това по-високата им разделителна способност в сравнение с традиционните полупроводници позволява на електрониката да работи при по-високи напрежения и честоти с намалени изисквания за размер; това дава на технологията 5G необходимия тласък на производителността.

Устойчивост на окисляване при висока температура

Силициевият карбид е здрав и издръжлив материал, който може да издържа на екстремни температури и химични реакции и се използва широко в редица приложения, като например дюзи за бластиране и компоненти на циклони. Една от най-твърдите и най-леки усъвършенствани керамики, силициевият карбид има изключителна топлопроводимост, устойчивост на киселини и има изключително нисък коефициент на термично разширение.

Отличната устойчивост на силициевия карбид на високи температури му позволява да се използва в индустрии, изискващи структурна керамика с устойчивост на окисляване при високи температури, включително в производството на трапезни съдове. Освен това силициевият карбид е устойчив на повечето органични и неорганични соли, киселини и основи в различни концентрации - което го прави идеален за използване като материал за производство на съдове за маса.

Съвременните лапидари отдавна разчитат на керамиката като незаменим материал, тъй като нейната издръжливост я прави подходяща за абразивни процеси като шлифоване, рязане с водна струя и пясъкоструене. Отличната устойчивост на керамиката на високотемпературно окисляване и износване я прави подходяща и за създаване на скъпоценни камъни.

Устойчивост на корозия при високи температури

Силициевият карбид е изключително устойчив на корозия и окисляване при високи температури, като се отличава с една от най-високите стойности на твърдост сред инженерните материали. Освен това той издържа на механични натоварвания и удари, без да се повреди.

Уникалната нитридна връзка на силициевия карбид предлага превъзходна вътрешна якост и устойчивост на окисление, пълзене и деградация при повишени температури, което го прави отличен избор на материал за високотемпературни приложения, като огнеупори или други приложения при високи температури.

Керамичният прах от силициев карбид може да се използва и за производство на композитни материали. Например, армираният с въглеродни влакна силициев карбид (CFRC) е изключително здрав и лек материал, който може да издържа на високи температури и натоварване, като същевременно служи като електрически проводник.

Освен това алуминиевият оксид може да се използва и за производство на абразиви, които могат да се използват за шлифоване на метал, стъкло и други материали. Със своята висока твърдост и издръжливост той е идеален избор на материал за производството на тези абразивни продукти, използвани в режещи инструменти, шлифовъчни дискове, както и за други абразивни процеси на обработка, като пясъкоструене и рязане с водна струя.

Устойчивост на износване при високи температури

Силициевият карбид (SiC) е изключително твърд материал с изключително висока температура на топене, който може да издържа на високи температури, което го прави подходящ за керамични плочи за бронежилетки и бронежилетки. Освен това SiC се нарежда на трето място по износоустойчивост след диаманта и кубичния борен нитрид.

SiC може да бъде произведен по няколко начина, включително чрез реакция на прахообразен силиций с въглерод при високо налягане. Химическото отлагане от пари позволява да се образуват големи единични кристали.

SiC, свързан с нитрид, се износва по-слабо от видовете стомана, които обикновено се използват за производство на части за почвообработващи приложения в леки и средни почвени условия, и се отличава с висока степен на абразивност. Стоманата с бор и заваръчната подложка C+ Cr+ Nb се износват по-интензивно и не трябва да се разглеждат като варианти за замяна; SiC е много по-устойчив на крехко напукване от изпитаните си стоманени аналози.

Устойчивост на износване при високи температури

Силициевият карбид има изключителна устойчивост на абразия при високи температури. В този смисъл той се е превърнал в един от най-подходящите керамични материали в минната, металургичната и химическата промишленост поради своята универсалност - използва се в минната, металургичната и химическата промишленост, както и като устойчив на корозия и окисляване; освен това е подходящ за транспортиране на течни материали, тъй като може да се обработва в сложни геометрични форми в зелено или бисквитено състояние, но по-строгите допуски изискват синтероване.

Силициевият карбид (SC) е синтетично произведено кристално съединение на силиций и въглерод, което образува изключително твърда повърхност, често използвана като абразив за шлифовъчни дискове, режещи инструменти и лапидарни работи. SC може да се свързва и в огнеупорни облицовки или нагревателни елементи за промишлени пещи. Силициевият карбид е ключов материал, използван в полупроводниковата електроника, като например светлоизлъчващи диоди и детектори, като в съвременните производствени процеси се използва електрохимична реакция, открита от Едуард Г. Ачесън през 1891 г. Процес. Ачесън използва пещ с електрическо съпротивление, за да смеси чист кварцов пясък и кокс, през която протича електрически ток, за да предизвика химическа реакция, при която се получават силициев карбид и въглероден оксид, последвана от смесване на неоксидни спомагателни вещества за синтероване преди уплътняване чрез студено изостатично пресоване или екструдиране в желаните форми.

Устойчивост на удари при високи температури

Силициевият карбид, често наричан карборунд, е химическа комбинация от силиций и въглерод. Естествено срещащ се под формата на моисанит (рядък минерал), синтетичният силициев карбид се произвежда масово като абразивен материал от повече от 100 години насам за използване като материал за бронежилетки и за инженерни приложения като газови турбини и ракетни двигатели [1].

SiC обикновено е електрически изолатор. Чрез добавяне на примеси или допанти обаче SiC може да стане електрически проводник и да доведе до полупроводници от P-тип и N-тип.

Тигелите за химически лаборатории, изработени от SiC, са популярни поради своята термична стабилност, химическа устойчивост и способност да издържат на високи температури, без да се разтопят или разбият. Тигелите, изработени от SiC, се използват в процеси като калциниране, пиролиза и синтез за прецизен контрол на температурата с бързо разпределение на топлината, което предотвратява замърсяването на пробата, като същевременно предлагат изключителна устойчивост на термични удари.