Реакционно свързан силициев карбид

Силициевият карбид, получен чрез реакционно свързване, има множество приложения благодарение на своята изключителна устойчивост срещу износване, високи температури и корозия. Методите за производство чрез реакционно свързване включват синтероване без налягане.

RB SiC се произвежда чрез впръскване на разтопен силиций в пореста карбонова или графитна заготовка. След впръскването той влиза във взаимодействие с въглерода и образува плътно тяло.

Якост при високи температури

Силициевият карбид (SiC) е един от най-твърдите и здрави материали, известни на човека, като се отличава както с отлична износоустойчивост, така и с тегло, което е наполовина по-малко от това на стоманата. Благодарение на тези свойства той е идеален материал за износващи се компоненти като уплътнения и лопатки, тъй като издържа дори на екстремни температури, без да губи твърдостта си или да се износва. Реакционно свързан SiC (RBSC), произвеждан чрез впръскване на течен силиций в порести въглеродни или графитни форми, след което реагира с въглерода, за да образува силициев карбид, често се предпочита пред директно спеченения SiC, тъй като осигурява както износоустойчивост, така и устойчивост на термичен шок. От друга страна, реакционно свързаният SiC (RBSC) предлага добра износоустойчивост, както и устойчивост на термичен шок в сравнение с директно спечения SiC. И двата вида притежават добри свойства на износоустойчивост и устойчивост на термичен шок, когато са изложени на внезапен топлинен шок.

Химичният състав и структурата на въглерода в преформите, както и съотношението между частиците SiC и въглерода, оказват влияние върху микроструктурата и свойствата на керамиката RB SC, като предоставят ценна информация за нейния краен фазов състав, устойчивостта на счупване и свойствата ѝ.

При реакцията на разтопения силиций с въглерод в заготовката се получава плътен и здрав композитен материал от SiC и въглерод, устойчив на корозия при високи температури, окисляване, ерозивно износване и термичен шок – отличен избор на материал за приложения, свързани с бързи промени в температурата или със самите високи температури. Нашата гама от размери и гранулометрични състави на частиците ни позволява да го адаптираме специално към изискванията на всяко конкретно приложение.

Изключителна твърдост

Керамиката от силициев карбид, получена чрез реакционно свързване, е сред най-твърдите инженерни материали и осигурява изключителна устойчивост срещу плъзгащо износване и абразивно износване. Изключителната ѝ твърдост ѝ позволява да издържа на високи температури с минимални повреди, дори когато е изложена на агресивни химикали и замърсители от околната среда.

Производството на RBSiC включва инфилтриране на разтопен силиций в пореста въглеродна или графитна заготовка и влизане в реакция с нея, в резултат на което се получават SiC и други странични продукти с полезни приложения. При производството на този въглерод могат да се използват техниките на химическо отлагане от пари (CVD) и сухо пресоване; след уплътняване крайният продукт притежава изключителни химични и механични свойства при екстремни температури.

Техниките за обработка на керамика чрез реакционно формиране отбелязаха огромни напредъци, а изследователите непрекъснато се стремят да ги усъвършенстват. Геловите мономери, използвани по време на производството, предизвикват особени опасения, тъй като тяхното присъствие може да доведе до появата на примеси, които негативно променят свойствата на готовата керамика; един такъв гелов мономер, известен като акриламид, притежава невротоксични свойства и реагира зле с кислорода, което води до образуването на синтерни включения в керамиката, произведена с негово използване. В резултат на това изследователите провеждат проучвания за алтернативи без акриламид, като последните изследвания показват, че с нетоксични системи за образуване на гел се постигат сравними резултати.

Устойчивост на термичен шок

Карбидът на силиций запазва своята якост и твърдост дори при високи температури, което го прави отличен избор на материал за приложения, при които бързите температурни промени биха могли да повредят или да влошат качествата на други материали. Освен това този материал се отличава с отлична устойчивост на абразия, както и със защита срещу корозия, топлина и окисляване в сурови условия – което го прави подходящ за уплътнителни повърхности и високопроизводителни части за помпи.

Силициевият карбид, получен чрез реакционно свързване (RB SiC), е изключително издръжлив огнеупорна материал с изключително ниско съдържание на въглерод, което му позволява да запазва якостта си на опън при повишени температури и механични натоварвания, без да губи якостта си с течение на времето. Освен това неговите свойства за устойчивост на термичен шок позволяват бързи промени в температурата, без да се причиняват повреди или влошаване на целостта му.

RB SiC се произвежда чрез инфилтрация на порести преформи, съставени от смеси от силициев карбид и въглерод, с разтопен силиций, след което се извършва реакция с въглерода за образуване на допълнителни частици силициев карбид, които се свързват с първоначално присъстващите в преформата, за да се постигне изключителна устойчивост на термичен шок, издържаща на температури над 2000 °C. Крайният продукт притежава изключителна устойчивост на термичен шок, което позволява използването му при температури, надвишаващи 2000 °C.

Технологията на реакционното свързване използва процес, при който се избягва употребата на спомагателни средства за синтероване, които въвеждат примеси в крайния продукт и могат да понижат неговите експлоатационни характеристики. Освен това този реакционен процес позволява производството на керамика със сложни форми и високо съдържание на SiC – идеална за сурови условия, при които традиционните материали не издържат. Поради това реакционното свързване намира широко приложение в много промишлени области.

Устойчивост на корозия

Силициевият карбид, получен чрез реакционно свързване (RB SiC), е известен с изключителната си издръжливост и устойчивост на повреда, както и с високата си устойчивост на корозия, което го превръща в предпочитан материал за приложения, изискващи висока производителност, като например приложения, изискващи химическа и температурна стабилност, както и за механични уплътнения и оборудване за производство на полупроводници.

RB SiC се отличава също така с изключителна износоустойчивост и устойчивост на термични шокове, като дори е в състояние да издържи интензивното налягане от атомна бомба! Това забележително постижение се дължи на защитната му фаза Si3N4, която действа като свързващо вещество, като по този начин повишава устойчивостта на счупване на този материал.

Производството на RB SiC включва проникване на разтопен силиций в предварително оформени порести въглеродни или графитни форми, които са били подредени така, че да придобият формата на крайния продукт, след което се осъществява реакция с въглерода за образуване на силициев карбид – подобно на начина, по който се произвежда агломериран силициев карбид, макар и по-евтино, тъй като не са необходими етапи на втвърдяване.

Силициевият карбид, получен чрез реакционно свързване, се отличава с отлична устойчивост на корозия и термични шокове и се предлага в разнообразни форми и размери за производствени нужди. Той намира широко приложение в облицовките на тръби и дроселите за регулиране на потока, както и в по-големи износващи се компоненти, използвани в минното дело; освен това се използва дори за производството на прецизни детайли за газови печки.