Carburo di silicio sinterizzato

Il carburo di silicio sinterizzato (SiC) è un materiale ceramico inerte con numerose applicazioni, dalla tolleranza alla temperatura alla resistenza chimica/meccanica, fino alle eccellenti proprietà chimiche e meccaniche.

Le ceramiche SiC legate per reazione sono prodotte utilizzando materie prime di carbonio poroso in atmosfera inerte attraverso varie tecniche di formatura, come la pressatura a secco, la colata o l'estrusione, creando prodotti di tutte le forme.

Durezza

Il carburo di silicio è uno dei materiali più duri disponibili e mantiene la sua durezza alle alte temperature, resistendo anche all'ossidazione e alla corrosione, pur essendo pesante la metà dell'acciaio! Inoltre, la sua conducibilità termica offre numerose applicazioni, in quanto funge anche da materiale semiconduttore.

Poiché esistono diversi metodi per la produzione di carburo di silicio, come la sinterizzazione per reazione e la sinterizzazione diretta, la produzione di questo materiale ha diversi mezzi. La sinterizzazione per reazione prevede l'infiltrazione di silicio liquido in strutture porose di carbonio o grafite per formare strutture dense di sic auto-legante, con forme più complesse rispetto alla sinterizzazione diretta, ma con valori di resistenza e durezza inferiori rispetto al suo predecessore diretto; le temperature di lavorazione più basse lo rendono un metodo vantaggioso per forme grandi e complesse.

I materiali di sinterizzazione sono costituiti da particelle fini di a-SiC, ossidi e additivi che vengono mescolati e compressi per formare dei grezzi da riscaldare alla temperatura di sinterizzazione. Una volta sufficientemente caldi, questi grezzi vengono riscaldati fino a quando la loro microstruttura presenta grani uniformemente distanziati, con confini dei grani netti ed elevati gradi di integrità strutturale. Sebbene la durezza renda il materiale di sinterizzazione difficile da lavorare, le sue dimensioni precise rendono possibile la produzione di pezzi con dimensioni precise; inoltre, le buone proprietà tribologiche e le qualità di conducibilità elettrica lo rendono adatto ad applicazioni di protezione militare, grazie alla sua resistenza agli impatti balistici a temperature elevate.

Resistenza alla corrosione

Il carburo di silicio sinterizzato è un materiale estremamente durevole, progettato per il funzionamento ad alta temperatura, che offre eccezionali proprietà di espansione termica e straordinarie qualità tribologiche. Inoltre, le sue proprietà anticorrosione e la resistenza agli impatti chimici lo rendono il materiale perfetto per proteggere i reattori nucleari dagli elementi radioattivi o dalla corrosione del sale fuso.

Quando si valuta la resistenza alla corrosione, si devono prendere in considerazione due fattori: la velocità di recessione della superficie e la resistenza meccanica della ceramica. Un'elevata velocità di recessione non equivale necessariamente a una maggiore resistenza alla corrosione; piuttosto, può creare punti deboli sulla superficie che facilitano la penetrazione delle scorie e il pitting sottosuperficiale, che finiscono per erodere la resistenza meccanica nel tempo.

La resistenza alla corrosione del carburo di silicio dipende dall'ambiente in cui si trova, pertanto per valutare la sua resistenza alla corrosione è necessario condurre test di corrosione in un ambiente industriale appropriato. Tali ambienti offrono in genere modelli di composizione e distribuzione della temperatura diversi da quelli industriali ed è necessario valutare le impurità, i coadiuvanti di sinterizzazione e le fasi di confine del grano del materiale ceramico come parte di questo processo di valutazione.

È stato dimostrato che gli additivi di sinterizzazione, come il boro e il carbonio, aumentano significativamente la resistenza alla corrosione del carburo di silicio alterando i confini dei grani, che a loro volta impediscono la formazione di vetro in questi confini e la crescita di fasi secondarie sulla superficie.

Conducibilità termica

Il carburo di silicio (SiC) è un materiale estremamente conduttivo dal punto di vista termico. A temperatura ambiente, i monocristalli puri di SiC hanno una conducibilità termica effettiva di 490 W m-1 K-1; tuttavia, la natura policristallina dei sinterizzati, delle fasi limite dei grani e delle soluzioni solide riduce questa conducibilità a causa di eventi multipli di diffusione dei fononi.

Il carburo di silicio sinterizzato viene prodotto pressando e sinterizzando (riscaldando) la polvere in un pezzo solido. Il prodotto finito è estremamente forte e duro, oltre che resistente alla corrosione e all'usura: perfetto per applicazioni impegnative in guarnizioni, cuscinetti e utensili da taglio. Grazie alla leggerezza e alle eccellenti proprietà meccaniche, il carburo di silicio sinterizzato è abbastanza leggero da poter essere prodotto in forme e dimensioni diverse per scopi produttivi.

La sinterizzazione senza pressione è il metodo preferito per produrre SSiC. In questo processo, la polvere di a-SiC viene mescolata con additivi di sinterizzazione non ossidati per formare una pasta che viene compattata mediante estrusione o pressatura isostatica a freddo per formare prodotti densi con eccellenti proprietà meccaniche. A seconda degli additivi scelti per la sinterizzazione, i risultati includono tipicamente prodotti quasi completamente densi con eccellenti proprietà meccaniche.

Inoltre, poiché la temperatura di sinterizzazione è più bassa in questa tecnica rispetto ai metodi di sinterizzazione con legame di reazione, il ritiro del materiale prodotto è ridotto e la conducibilità termica della fase amorfa dei sinterizzati con temperature di sinterizzazione più basse è inferiore a quella del componente cristallino a-SiC.

Resistenza all'usura

Le ceramiche in carburo di silicio (SiC) sono note per la loro natura dura e resistente. Inoltre, presentano eccellenti caratteristiche meccaniche e di resistenza chimica e termica, nonché un'elevata resistenza. Il SiC è spesso utilizzato nei sistemi di armatura compositi per proteggere dalle minacce balistiche. Il SiC può essere prodotto con vari processi, come la pressatura a secco e l'estrusione; è inoltre possibile produrre diversi gradi per soddisfare le diverse esigenze di utilizzo finale, con forme in polvere o geometrie personalizzate prodotte utilizzando varie forme, come l'incollaggio per reazione (HIPSIC) o il carburo di silicio sinterizzato senza pressione, che offrono prestazioni elevate, mentre il carburo di silicio sinterizzato senza pressione è quasi privo di pori, consentendo una protezione balistica superiore contro le minacce balistiche. Il SiC può anche essere prodotto con metodi che includono la pressatura a secco o l'estrusione per scopi di produzione di massa, rendendo così il SiC un materiale eccellente da utilizzare nei sistemi di armatura compositi utilizzati contro le minacce balistiche con sistemi di armatura compositi costruiti utilizzando materiali SiC prodotti utilizzando varie forme, tra cui l'incollaggio per reazione o forme sinterizzate senza pressione disponibili come polvere o forme disponibili in forma di polvere per minacce balistiche da minacce balistiche. I metodi di produzione del SiC includono tecniche di pressatura a secco o di estrusione e la produzione di polveri in base alle specifiche esigenze di utilizzo finale.mentre il carburo di silicio sinterizzato senza pressione è virtualmente privo di pori rispetto alla sua controparte che, rispetto a entrambi gli approcci produttivi, può essere utilizzato solo nei sistemi di armatura compositi utilizzati contro le minacce balistiche da minacce balistiche da minacce balistiche da minacce balistiche da minacce balistiche da minacce balistiche da minacce balistiche da minacce balistiche da minacce balistiche da minacce balistiche da polveri. processi di produzione come i metodi di pressatura/estrusione a secco o entrambi i metodi di processi di produzione come il processo di sinterizzazione a reazione utilizzato processo di sinterizzazione a reazione utilizzato processo di sinterizzazione a pressione del silicio infiltrato con carbonio infiltrato con carbonio infiltrato con carbonio infiltrato utilizzando metodi di produzione del carburo di silicio sinterizzato a pressione sono quasi totalmente privi di por processo di produzione del carburo di silicio che lo produce in forma di polvere forma di polvere disponibile quando vengono realizzate forme sinterizzate a pressione. Esistono due tecniche popolari che utilizzano minacce di sinterizzazione reattiva o senza pressione in diversi gradi disponibili sia con legame di reazione sia con prodotti sinterizzati senza pressione attraverso la sinterizzazione di silicio infiltrato senza pressione o con versioni sinterizzate senza pressione a causa del processo di sinterizzazione senza pressione mentre si produce materiale sinterizzato senza pressione. Le forme sinterizzate senza pressione producono polvere e poi polvere o sinterizzazione del silicio sinterizzato senza pressione come HIPSIC (o processo di sinterizzazione della produzione di silicio sinterizzato senza pressione come polvere che in entrambi i casi, mentre le tecniche di sinterizzazione senza pressione dipendono dalla produzione utilizzando processi di incollaggio per reazione o sinterizzazione del silicio sinterizzato senza pressione Carboring. I prodotti sinterizzati di entrambi i processi di sinterizzazione per reazione sono quasi privi di pori se realizzati in entrambi i modi prima di Sinterizzato materiale di carbonio sinterizzato che sinterizzato silicio carborato.) quando la massa.

Il carburo di silicio legato alla nitruro offre un'interessante alternativa agli acciai e alle saldature per imbottitura per l'uso nelle parti di lavorazione del terreno, offrendo una maggiore resistenza all'abrasione in condizioni di terreno leggero rispetto alle sue controparti in acciaio o saldature per imbottitura, ma anche una maggiore resistenza all'usura da impatto all'aumentare delle dimensioni delle particelle. Il presente lavoro confronta le caratteristiche di usura del carburo di silicio legato alla nitrurazione, dell'acciaio al boro e della saldatura per imbottitura F-61 in varie condizioni del terreno.

A varie temperature e condizioni di lubrificazione dell'olio, il carburo di silicio sinterizzato (SiC) non trattato e trattato è stato testato utilizzando un tribometro a sfera contro una sfera di Al2O3. I risultati hanno dimostrato che il suo comportamento tribologico può essere migliorato attraverso la modifica della superficie nanocristallina a ultrasuoni (UNSM), con una riduzione dell'attrito e del volume di usura rispetto alla sua controparte non trattata.