Влакно от силициев карбид

Влакната от силициев карбид (SiC Fibre) са изключително издръжлив и същевременно лек материал, подходящ за високотемпературни приложения, който се отличава със забележителни свойства като устойчивост на окисление при висока температура, твърдост, твърдост, термична стабилност и устойчивост на корозия.

SiC влакната се отличават с отлична работа в среда с висока радиация, което ги прави популярни сред операторите на ядрени електроцентрали, а също така се използват в керамични матрични композити за подобряване на здравината и скритостта на компонентите на аерокосмическите двигатели.

Висока якост

Влакната от силициев карбид са идеален материал за създаване на високоефективни композитни материали с метална матрица (MMC), като предлагат значителни подобрения по отношение на устойчивостта на износване, специфичната якост, издръжливостта, коефициента на термично разширение и електропроводимостта, когато се използват като армировка. Освен това силициевият карбид осигурява два пъти по-висока якост и 20% по-висока топлоустойчивост в сравнение със суперсплавите на никелова основа, въпреки че тежи две трети по-малко.

SiC има изключително висока якост на опън от приблизително 4 GPa и може да се произвежда под формата на усукани нишки с диаметър от 5 до 150 микрона. Съществуват различни производствени подходи, но един от тях с дългогодишна история е процесът Yajima, при който се използва керамичен течен полимер, извит през спинерет в зелени (неизгорели) влакна, които след това преминават през няколко етапа, включително престой във високотемпературни пещи, за да се образува SiC материал с желаните химични характеристики.

Производителите на влакна от силициев карбид доставят своите влакна за различни отрасли, включително металургия, химия, възобновяема енергия и промишленост. Енергетиката и енергетиката ще заемат най-голям дял от този пазар, тъй като SiC влакната се използват широко като изолатор в огнеупорни материали за електроцентрали като алуминиев оксид и силициев нитрид за използване като материал за изолатори на електроцентрали; също така лопатките на газовите турбини се възползват от тази еластична устойчивост на окисление, която достига 1650 градуса по Целзий с по-ниска плътност от естествените минерали като моисанита.

Устойчивост на високи температури

Влакната от силициев карбид са известни с това, че са здрави и устойчиви на окисляване, което ги прави идеален материал за високотемпературни среди, като например аерокосмическите двигатели. В частност силициевият карбид се използва като заместващ материал в частите на аерокосмическите двигатели като заместител на суперсплавите на никелова основа; освен това той често се среща в топлинни щитове, транспортни ленти и филтри, изложени на високотемпературни газове или течни метали.

Влакното от силициев карбид се различава от въглеродното влакно по това, че здравината и експлоатационните му характеристики остават непроменени при високи температури благодарение на големите SiC зърна, които се синтероват в процеса на високотемпературно синтероване. По този начин влакната от силициев карбид представляват привлекателен избор на материал за компоненти на авиационни/военни оръжия/оборудване, както и за промишлени високотемпературни компоненти и композити с керамична матрица.

Sylramic и Hi-Nicalon са производители на устойчиви на високи температури тъкани от силициев карбид. Те доставят този материал за топлинна поддръжка на отраслите в металургията, химията, енергетиката и пречистването на води, където оборудването се нуждае от топлинна поддръжка - пазари, които ще стимулират търсенето на такива устойчиви на високи температури влакна.

Понастоящем се разработва иновативен метод за производство на влакна от силициев карбид с висока температурна устойчивост. Той включва потапяне на прекурсорни влакна в разтвор на реакционни мономери с катализатор за предизвикване на умерено контролируема химична реакция, преди да бъдат изпечени без конвенционална обработка за втвърдяване, така че да се поддържа дебелина на слоя на омрежване, пропорционална на диаметъра на влакното.

Олекотен

Влакната от силициев карбид са леки и имат високо съотношение между здравина и тегло, както и изключителна твърдост и устойчивост на износване. Освен това термичната и химическата му стабилност го правят идеален материал за приложения, свързани с високи температури или тежки условия.

Влакната от силициев карбид вероятно ще се радват на силно търсене от страна на авиационната промишленост, особено на дюзи за авиационни двигатели, двигателни агрегати и горивни вложки, използвани за замяна на традиционните метали в самолетни компоненти като дюзи. Способността на влакната от силициев карбид да подобряват ефективността на двигателите чрез намаляване на емисиите на CO2 и NOx, като същевременно увеличават възможностите за скритост, вероятно ще стимулира растежа на този пазар. Освен това нарастващите нужди на атомните електроцентрали в развитите и развиващите се страни ще увеличат използването на SiC влакна като неразделен компонент в канални кутии и приложения за горивна обвивка - допълнително добавяне на използването на SiC влакна като част от канални кутии или структури за горивна обвивка, използващи SiC влакна като ключови компоненти - допълнително подхранване на този пазарен растеж.

Влакната от силициев карбид се открояват като идеален материал за аерокосмически компоненти поради отличните си свойства - включително устойчивост на окисляване и висока термична стабилност - което ги прави подходящи за използване в дюзи, турбини и витла. Освен това отличната му електропроводимост му позволява да играе съществена роля и при производството на суперсплави и оксидно-керамични композити.

Този доклад предлага задълбочен анализ на световния пазар на влакна от силициев карбид, като обхваща пазарни сегменти и прогнози. Той включва анализи на въздействието по PESTEL, PORTER и COVID-19, както и препоръки за инвеститори и ръководители. В допълнение, този доклад включва конкурентен анализ на ключовите играчи по отношение на техните продуктови портфейли и регионално присъствие.

Устойчив на корозия

Влакното от силициев карбид е един от най-устойчивите на корозия материали, способен да издържа на високи натоварвания и температури, без да се напуква под налягане, което го прави подходящ вариант за ядрени приложения като облицовки на активната зона на реакторите и защитни материали, използвани в атомните електроцентрали. Освен това силициевият карбид може да издържи на значителни нива на радиационно облъчване, без да бъде повреден по какъвто и да е начин.

Уникалната структура на SiC от въглеродни и силициеви атоми му осигурява изключителна химическа устойчивост. Той не се влияе от повечето киселини, основи или разтопени соли и е устойчив на първичната халогенна корозия на въглищна пепел или повечето цветни метали, разтопени при температури до 1700 градуса по Целзий - това дава на този материал отлична стабилност във въздуха за използване при околни условия.

Високият коефициент на термично разширение и твърдост също правят кварца привлекателен материал за огледала за големи астрономически телескопи, като космическия телескоп "Хершел". Кварцът може да бъде оформен на дискове с дължина до 3,5 метра.

Влакната от силициев карбид са идеален избор на материал за подсилване на метали и керамика при високотемпературни приложения, където се изисква подсилване. Високоустойчиво на износване и абразия, с превъзходни характеристики за здравина и твърдост, то представлява отличен заместител на стоманата в някои ситуации; и често е предпочитано пред стъклените влакна в други. Продуктите от силициев карбид с мустаци и непрекъснати влакна на Specialty Materials превъзхождат дори и сред топлоустойчивите метали по отношение на устойчивост на окисляване, якост на опън, износоустойчивост, както и по отношение на свойствата на термична стабилност в сравнение с обикновените топлоустойчиви метали по отношение на устойчивост на износване срещу обикновените топлоустойчиви метали по отношение на устойчивост на износване, абразия срещу огнеупори само по отношение на тези свойства!