Reaktionsbundet siliciumcarbid

Reaktionsbundet siliciumkarbid er et ekstremt holdbart keramisk materiale, der udviser enestående modstandsdygtighed over for stød og slid, termisk chok samt kemiske angreb.

Blandinger af porøse SiC- og kulstofpartikler bliver selvbindende, når de gennemtrænges af flydende eller gasformigt silicium, som følge af en kemisk reaktion mellem silicium og kulstof. Silicium reagerer med kulstof og danner yderligere siliciumkarbidpartikler, som yderligere binder de oprindelige partikler sammen.

Høj styrke

Reaktionsbundet siliciumkarbid (RBSiC) er et ekstremt holdbart keramisk materiale, der udviser enestående kemisk modstandsdygtighed, slagfasthed, slidstyrke og modstandsdygtighed over for termiske stød. Det fremstilles ved at infiltrere smeltet silicium i porøse forforme af kulstof eller grafit, hvor det reagerer med kulstofet og danner SiC. Takket være sin overlegne styrke og høje duktilitet er RBSiC ideelt til »near net forming«-processer som presning, sprøjtestøbning og ekstrudering, hvilket gør det muligt at fremstille store emner med snævre tolerancer.

RB SiC’s lavere hårdhed sammenlignet med sintret siliciumkarbid gør det lettere at bearbejde, hvilket gør det nemmere end nogensinde at fremstille og designe komplekse specialfremstillede emner af dette materiale til at beskytte udstyr mod slid og stød – hvilket øger både holdbarheden og sikkerheden. Desuden gør dets modstandsdygtighed over for termiske stød og evne til hurtigt at genoprette sig efter pludselige temperaturændringer det til et fremragende materialevalg til brug i kraftværker, stålværker, minedrift eller andre steder, hvor udstyr skal fungere under ekstreme temperaturer.

RBSiC udmærker sig ikke blot ved sin overlegne styrke, men er også kendt for sin enestående dimensionsstabilitet og fremragende korrosionsbestandighed. Desuden har RBSiC en ekstremt lav termisk udvidelseskoefficient og bevarer sine mekaniske egenskaber selv ved høje temperaturer, hvilket gør det velegnet til tunnelovne, pumper til hydraulisk frakturering og andre industrielle anvendelser. Derudover kan dette letvægtsmateriale let formes til større komponenter til anvendelser som mekaniske tætninger og strømningsregulerende spjæld i minedrift.

Stabilitet ved høje temperaturer

Reaktionsbundet siliciumkarbidkeramik kan modstå temperaturer på op til 1350 °C uden at udvise væsentlige dimensionelle ændringer og har fremragende kemisk modstandsdygtighed, hvilket gør den ideel til anvendelser i mineindustrien, såsom cykloner, strømningsregulerende drossler og store sliddele.

Reaktiv smelteinfiltration (RMI) af kulstofpræforme indebærer, at de infiltreres med flydende silicium ved hjælp af reaktiv smelteinfiltration (RMI). Som en del af RMI-processen trænger flydende silicium ind i porerne ved hjælp af kapillærkraft og reagerer med det amorfe kulstof for at danne b-SiC. De resterende, ureagerede kulstofpartikler og det ureagerede kulstof raffineres via flerfaset kulstof, hvilket yderligere forbedrer porøsiteten og mindsker dannelsen af øer inden for RB-SiC som led i nettodannelsen med fremragende dimensionstolerancer.

Reaktionsbundet siliciumkarbid overgår sintret siliciumkarbid, da det har højere varmeledningsevne og lavere udvidelseskoefficient ved høje temperaturer, hvilket gør det mere velegnet til anvendelser, hvor der forekommer vibrationer, stød, slid eller termiske chok. Dette gør reaktionsbundet siliciumkarbid til et ideelt materialevalg i miljøer som f.eks. industrielle maskinværksteder.

Reaktionsbundet siliciumkarbid udviser enestående modstandsdygtighed over for korrosion ved høje temperaturer samt passiv og aktiv oxidation, hvilket gør det velegnet til fremstilling af komponenter i stor skala takket være dets dimensionsstabilitet, høje styrke, kemiske modstandsdygtighed og slidstyrke. Det kan let formes til forskellige former og størrelser. Det er især velegnet til fremstilling af store, komplekse komponenter på grund af dets formbarhed.

Modstandsdygtighed over for termisk stød

Reaktionsbundet siliciumkarbid (RB SiC) har en fremragende modstandsdygtighed over for termiske stød, hvilket gør det velegnet til anvendelser, hvor ekstreme temperaturer er almindelige. Dette skyldes dets lave termiske udvidelseskoefficient – hvilket betyder, at det ikke udvider sig eller trækker sig sammen i nævneværdig grad, når det udsættes for hurtige temperaturændringer. Desuden har det en af de højeste hårdhedsværdier blandt tekniske materialer, hvilket gør RB SiC utroligt sejt og modstandsdygtigt.

RB SiC er meget slagfast, hvilket gør det til et fremragende materialevalg til mekaniske tætninger, rørforinger, mekaniske komponenter, strømningsregulerende spjæld og større sliddele i mineindustrien og til tungt maskineri. Fremstilles ved at sprøjte smeltet silicium ind i porøse forformer af kulstof eller grafit, hvor det reagerer med kulstoffet og danner siliciumkarbid; former og størrelser kan tilpasses afhængigt af de specifikke anvendelseskrav.

She m.fl. gennemførte forsøg med RB-siliciumkarbid for at vurdere dets modstandsdygtighed over for termisk chok ved at måle dets styrke ved firepunktsbøjning efter udsættelse for temperaturstigninger fra stuetemperatur op til 1.000 °C. Deres resultater viste, at termisk spænding forårsagede brud i fiberbundet keramik, hvor revner spredte sig mellem de fibrøse elementer og gennem grænsefladerne mellem disse; de kulstofkilder, der blev anvendt under reaktionssintringen, såsom carbon black eller groft mikrosfærisk grafitiseret kulstof, var afgørende for materialets opførsel.

Kemisk modstandsdygtighed

Reaktionsbundet siliciumkarbid (RB SiC) er et keramisk materiale med høj densitet og fremragende kemisk og korrosionsbestandighed, herunder mod syrer, baser og opløsningsmidler samt mod korrosionsskader. Takket være dets lave udvidelseskoefficient kan det tilpasses til mange former og størrelser, herunder mekaniske tætninger, strømningsregulerende drossler, pumper og store sliddele, som ofte forekommer i cyklonanlæg inden for minedrift.

Siliciumkarbid, der fremstilles ved at infiltrere porøse forformer af kulstof eller grafit med flydende eller gasformigt silicium, er stærkere og har bedre termisk stabilitet end sintrede varianter. Derfor er denne form ideel til anvendelser, der kræver lavere hårdhed, men højere temperaturstabilitet.

Korrosionsskader på RB SiC-keramik er minimale, og materialet har en fremragende modstandsdygtighed over for oxidation, saltsyre, svovlsyre, bromvandsyre og stærke baser. Desuden bidrager dets lave permeabilitet til en enestående kemisk modstandsdygtighed.

Sintreret siliciumkarbid er som regel dyrere end RB SiC; det kan dog være nyttigt i anvendelser, hvor lave hårdhedsniveauer er acceptable, men hvor der kræves forbedret termisk stabilitet. RB SiC giver større fleksibilitet i fremstillingen og er samtidig mere omkostningseffektivt end sintreret siliciumkarbid.