Szinterezett szilícium-karbid

A szinterezett szilíciumkarbid (SiC) egy inert kerámiaanyag, amely számos alkalmazással rendelkezik, a hőmérséklettűréstől és a kémiai/mechanikai ellenállástól kezdve a kiváló kémiai és mechanikai tulajdonságokig.

A reakciókötésű SiC-kerámiákat porózus szén alapanyag felhasználásával, inert atmoszférában, különböző formázási technikákkal, például száraz préseléssel, öntéssel vagy extrudálással állítják elő - így bármilyen formájú termékek készíthetők.

Keménység

A szilícium-karbid az egyik legkeményebb anyag, amely magas hőmérsékleten is megőrzi keménységét, ugyanakkor ellenáll az oxidációnak és a korróziónak - miközben fele olyan nehéz, mint az acél! Továbbá, hővezető képessége számos alkalmazást biztosít - mivel félvezető anyagként is használható.

Mivel a szilíciumkarbid előállítására többféle módszer létezik, mint például a reakciószinterezés és a közvetlen szinterezés, ennek az anyagnak a gyártása különböző eszközökkel történik. A reakciószinterezés során folyékony szilíciumot szivárogtatnak porózus szén- vagy grafitszerkezetekbe, hogy sűrű, önkötő sic szerkezetek alakuljanak ki, amelyek összetettebb alakzatokkal rendelkeznek, mint a közvetlen szinterezett sic, de alacsonyabb szilárdsági és keménységi értékekkel, mint a közvetlen elődje; az alacsonyabb feldolgozási hőmérséklet miatt ez a módszer előnyös a nagy és összetett alakzatokhoz.

A szinterelő anyagok finom a-SiC-részecskékből, oxidokból és adalékanyagokból állnak, amelyeket összekevernek és összepréselnek, hogy szinterelési hőmérsékleten melegítendő nyersanyagokat alkossanak. Miután eléggé felmelegedtek, ezeket a nyersanyagokat addig melegítik, amíg mikroszerkezetükben egyenletesen elhelyezkedő, tiszta szemcsehatárokkal és nagyfokú szerkezeti integritással rendelkező szemcsék nem jelennek meg. Bár a keménység miatt a szinterelő anyag megmunkálása kihívást jelent, pontos méretei lehetővé teszik a pontos méretekkel rendelkező alkatrészek gyártását; emellett jó tribológiai tulajdonságai és elektromos vezetőképessége miatt katonai védelmi célokra is alkalmas, mivel magas hőmérsékleten ellenáll a ballisztikus ütéseknek.

Korrózióállóság

A szinterezett szilíciumkarbid egy rendkívül tartós, magas hőmérsékletű működésre tervezett anyag, amely kivételes hőtágulási tulajdonságokkal és kiváló tribológiai tulajdonságokkal rendelkezik. Ezenkívül korrózióvédelmi tulajdonságai és kémiai ütésállósága tökéletes anyaggá teszi az atomreaktorok radioaktív elemek vagy olvadt só korrózió elleni védelmére.

A korrózióállóság értékelésénél két tényezőt kell figyelembe venni: a felület visszahúzódási sebességét és a kerámia mechanikai szilárdságát. A magas visszahúzódási sebesség nem feltétlenül jelent nagyobb korrózióállóságot; inkább gyenge pontokat hozhat létre a felületen, amelyek megkönnyítik a salak behatolását és a felszín alatti lyukak kialakulását, ami végül idővel erodálja a mechanikai szilárdságot.

A szilíciumkarbid korrózióállósága a környezetétől függ, ezért a korrózióállóság értékeléséhez megfelelő ipari kemencekörnyezetben korróziós vizsgálatokat kell végezni. Az ilyen környezetek jellemzően az ipari környezetektől eltérő összetételű és hőmérséklet-eloszlási mintázatot kínálnak, és az értékelési folyamat részeként értékelni kell a kerámiaanyag szennyeződéseit, szinterelési segédanyagait, szemcsehatárfázisait.

Az olyan szinterelési adalékanyagok, mint a bór és a szén, bizonyítottan jelentősen fokozzák a szilíciumkarbid korrózióállóságát azáltal, hogy megváltoztatják a szemcsehatárokat, ami viszont megakadályozza az üvegképződést ezeken a határokon és a másodlagos fázisok növekedését a felületen.

Hővezető képesség

A szilícium-karbid (SiC) rendkívül hővezető anyag. Szobahőmérsékleten a tiszta SiC egykristályok hatékony hővezető képessége 490 W m-1 K-1; a szinterek, szemcsehatárfázisok és szilárd oldatok polikristályos jellege azonban a többszörös fononszórás miatt csökkenti ezt a vezetőképességet.

A szinterezett szilíciumkarbidot a por tömör darabbá préselésével és szinterezésével (melegítésével) állítják elő. A késztermék rendkívül erős és kemény, valamint korrózió- és kopásálló - tökéletes a tömítések, csapágyak és vágószerszámok igényes alkalmazásaihoz. A szinterezett szilíciumkarbid könnyű és kiváló mechanikai tulajdonságai révén elég könnyű ahhoz, hogy gyártási célokra különböző formákba és méretekbe állítsák elő.

Az SSiC előállítására a nyomás nélküli szinterezés az előnyben részesített módszer. Ebben az eljárásban az a-SiC port nem oxid szinterező adalékanyagokkal keverik össze, hogy pasztát képezzenek, amelyet extrudálással vagy hideg izosztatikus préseléssel tömörítenek, hogy kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkező, sűrű termékeket képezzenek. Attól függően, hogy milyen adalékanyagokat választottak a szinterezéshez, az eredmények jellemzően szinte teljesen sűrű, kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkező termékeket tartalmaznak.

Továbbá, mivel a szinterelési hőmérséklet ennél a technikánál alacsonyabb, mint a reakciókötéses szinterelési módszereknél, az előállított anyag zsugorodása csökken, és az alacsonyabb szinterelési hőmérsékletű szinterek amorf fázisának hővezető képessége alacsonyabb, mint a kristályos a-SiC komponensé.

Kopásállóság

A szilícium-karbid (SiC) kerámiák kemény és rugalmas természetükről ismertek. Emellett kiváló mechanikai jellemzőkkel, valamint kémiai és hőállósággal rendelkeznek; valamint nagy szilárdsággal. A SiC-t gyakran használják kompozit páncélrendszerekben a ballisztikus fenyegetések elleni védelem érdekében. A SiC különböző eljárásokkal, például száraz préseléssel és extrudálással gyártható; különböző minőségek is előállíthatók a különböző végfelhasználási követelményeknek megfelelően, por alakú vagy egyedi geometriájú, különböző formákkal, például reakciókötéssel (HIPSIC) vagy nyomás nélkül szinterezett szilíciumkarbiddal, amely nagy teljesítményt nyújt, míg a nyomás nélkül szinterezett szilíciumkarbid szinte pórusok nélkül, kiváló ballisztikai védelmet biztosít a ballisztikai fenyegetésekkel szemben. A SiC tömeggyártási célokra száraz préseléssel vagy extrudálással is előállítható; így a SiC kiváló anyag a ballisztikus fenyegetések ellen használt kompozit páncélrendszerekben való felhasználásra, a ballisztikus fenyegetések ellen épített kompozit páncélrendszerekkel szemben, a ballisztikus fenyegetések ellen épített kompozit páncélrendszerekkel szemben, a ballisztikus fenyegetések ellen épített kompozit páncélrendszerekkel szemben, a különböző formákkal, többek között reakciókötéssel vagy nyomás nélkül szinterezett formákkal előállított SiC anyagok felhasználásával, por vagy por formájában elérhető formák felhasználásával a ballisztikus fenyegetések ellen épített kompozit páncélrendszerekkel szemben. A SiC gyártásának gyártási módszerei közé tartoznak a száraz préselés vagy extrudálás technikái, és a por méretét a specifikus végpontok szerint gyártják. gyártási folyamatok, mint a száraz préselés/extrudálás módszerek vagy mindkét módszer gyártási folyamatok, mint a reakció szinterelési folyamat használt nyomás nélküli szinterezett szilícium beszivárgott szénnel beszivárgott szénnel beszivárgott beszivárgott szénnel beszivárgott folyamatot használó nyomás nélküli szinterezett szilíciumkarbid gyártási módszerek szinte teljesen pormentes szilíciumkarbid gyártási folyamat előállítása por formában por formában elérhető, amikor nyomás nélküli szinterezett formák készültek. Két népszerű technikákat használnak reaktív vagy nyomásmentes szinterezés fenyegetések különböző fokozatú rendelkezésre álló vagy reakció kötés vagy nyomásmentes szinterezett termékek révén nyomásmentes szinterezett szilícium infilt szinterezés vagy nyomásmentes szinterezett nyomásmentes szinterezett változatok miatt nyomásmentes szinterezés szinterezési folyamat, míg nyomásmentes szinterezett anyagot előállított. Nyomásmentes szinterezett formák előállítására por majd por vagy nyomásmentes szinterezett szilícium szuvas szinterezés HIPSIC (vagy nyomásmentes szinterezett szinterezett szinterezett szilícium karbid termelési szinterezés folyamat por, amely mindkét módon, míg szinterezett nyomásmentes szinterezett technikák termelés függvényében akár reakció kötés folyamatok vagy nyomásmentes szinterezett nyomásmentes szinterezett szilícium Carboring. A szinterelt termékek mindkét reakció szinterezés szinte pórusmentes, ha mindkét módon készült, mielőtt Szinterezett szinterezett szinterezett szén anyag, mint a szinterezett szilícium carve.) amikor tömeg.

A nitridhez kötött szilíciumkarbid vonzó alternatívát kínál az acélok és a párnázott hegesztés mellett a talajmunkadarabokban való felhasználásra, mivel könnyű talajviszonyok között nagyobb kopásállóságot biztosít, mint acél vagy párnázott hegesztés esetén, ugyanakkor a szemcseméret növekedésével nagyobb ütéskopás-ellenállást biztosít. Ez a tanulmány összehasonlítja a nitricidkötésű szilíciumkarbid, a bóracél és az F-61 betéthegesztés kopási jellemzőit különböző talajviszonyok között.

Különböző hőmérsékleteken és olajkenési körülmények között kezeletlen és kezelt szinterezett szilíciumkarbidot (SiC) vizsgáltak egy golyós-lemezes tribométerrel egy Al2O3 golyóval szemben. Az eredmények azt mutatták, hogy a tribológiai viselkedése javítható ultrahangos nanokristályos felületmódosítással (UNSM), csökkentett súrlódási és kopási mennyiséggel, mint kezeletlen társa.