Silicio karbido pluoštas

Silicio karbido pluoštas yra ideali alternatyva nikelio pagrindo superlydiniams, skirtiems komponentams, kuriems reikia didelio atsparumo karščiui, pasižymintiems išskirtiniu atsparumu cheminėms medžiagoms ir oksidacijai, stiprumu esant ekstremalioms temperatūroms, mažu šiluminio plėtimosi greičiu ir geromis mechaninėmis savybėmis.

Šalys visame pasaulyje sparčiai stato branduolinius objektus, todėl didėja silicio karbido pluošto, skirto energijos ir energetikos reikmėms, paklausa. Metalo gamybos pramonė taip pat plačiai naudoja šią medžiagą.

Aukštos temperatūros konstrukciniai taikymai

Silicio karbido pluoštas yra itin patvari keraminė medžiaga, sudaryta iš anglies ir silicio, kurie sudaro pagrindines sudedamąsias dalis. Silicio karbido pluoštas, kaip mažo tankio pluoštas, išlaikantis puikias eksploatacines savybes ekstremaliomis sąlygomis, turi daug privalumų, pavyzdžiui, atsparumą oksidacijai temperatūroje, kietumą, stiprumą ir cheminį stabilumą - šios savybės leidžia jį naudoti civilinėje pramonėje ir kitais tikslais.

Populiariausi segmentai buvo aviacijos ir aerokosmoso bei energetikos pramonės šakos. Abu šiuos sektorius lėmė didėjantis silicio karbido pluošto naudojimas reaktyvinių variklių purkštukuose, varomosiose sistemose, orlaivių variklių konstrukcinėse dalyse ir kitose dalyse. Silikono karbido pluošto tankis yra mažesnis nei jo metalinio atitikmens, todėl orlaivių varikliai gali skristi didesniu greičiu ir didesniu nuotoliu.

Elektros prietaisai ir puslaidininkiai, kuriuose naudojama varinė viela, plačiai gaminami naudojant varį kaip pasirinktą medžiagą, nes dėl cheminio grynumo, atsparumo oksidacijai ir puikaus elektrinio laidumo jis yra populiarus puslaidininkių krosnių plokštelių laikiklių ir padėkliukų, taip pat pagrindinių sudedamųjų dalių termistorių ir varistorių gamyboje.

Silicio karbido pluošto paklausa energetikos ir energetikos sektoriuje nuolat auga dėl didėjančio atsinaujinančiosios energijos naudojimo ir ME&A perėjimo prie dujų turbinų, kurios didina kuro efektyvumą ir kartu mažina oro taršą bei anglies dioksido išmetimą. Silicio karbido pluoštai, atsparūs aukštoms temperatūroms, yra ideali medžiaga dujų turbinų varikliams kurti.

Aukštos temperatūros elektros įrenginiai

Silicio karbido pluoštai labai tinkami naudoti metalo matricos kompozitų gamyboje dėl išskirtinio stiprumo ir standumo derinio, mažo šiluminio plėtimosi koeficiento, elektrinio laidumo ir atsparumo korozijai bei oksidacijai aukštoje temperatūroje. Be to, dėl savo lengvų, bet tvirtų savybių jie tinka naudoti aviacijos ir kosmoso srityje, o dėl atsparumo dilimui jie yra puiki dilimui atspari medžiaga, pasižyminti išskirtinėmis dilimo savybėmis.

Šiaurės Amerikos rinkos sparčiai plečiasi dėl didėjančių išlaidų gynybai ir orlaivių paklausos, o tai skatina silicio karbido pluošto augimą visame regione. Be to, padidėjęs NASA finansavimas turėtų paskatinti tolesnius mokslinių tyrimų ir plėtros darbus aviacijos ir kosmoso technologijų srityje.

Silicio karbido pluošto gamybai taikomi keli metodai, o vienas iš sudėtingesnių yra vadinamas Yajima procesu. Jo metu specialioje krosnyje kaitinant kvarcinį smėlį su anglimi gaunami kristaliniai silicio karbido grūdeliai, kurie vėliau nusodinami ant substratų ir suformuojami skirtingų spalvų pluoštai, priklausomai nuo jų grynumo - paprastai matomi žali arba juodi, priklausomai nuo to, iš kokios medžiagos buvo suformuoti grūdeliai.

Silicio karbido pluoštas dažniausiai naudojamas metalo ir keramikos matricos kompozitams kurti, o "Specialty Materials" SCS silicio karbido pluoštas išsiskiria aukščiausia temperatūra ir nepertraukiamo vilkimo kartono ritėmis, kuriose galima įsigyti iki 800 metrų ilgio pluošto.

Aukštos temperatūros cheminių medžiagų naudojimas

Silicio karbido pluoštai tapo nepakeičiama medžiaga aukštatemperatūriams chemijos įrenginiams, įskaitant aviacijos ir automobilių komponentus, branduolinius reaktorius ir chemijos pramonę. Dėl puikaus cheminio stabilumo ir atsparumo karščiui jie gali atlaikyti net 2700 laipsnių pagal Farenheitą temperatūrą; dėl savo tvirtumo ir lankstumo jie tinka aukštos kokybės kompozitinėms medžiagoms, sudarytoms iš keraminių ar metalinių matricų, iš kurių formuojamos struktūrinės ar šiluminės kompozicinės struktūros.

Aviacijos ir kosmoso pramonėje SiC pluoštai naudojami gaminant lengvus, tačiau ilgaamžius orlaivių komponentus, įskaitant variklių ir turbinų dalis. SiC pluoštai turi daug privalumų, palyginti su analogiškais metalo lydinių pluoštais - jie yra dvigubai tvirtesni ir 20% atsparesni karščiui, palyginti su metalo lydiniais; be to, jie gali atlaikyti atšiaurias aplinkos sąlygas neprarasdami tvirtumo.

Silicio karbido pluošto gamyba apima kelis gamybos būdus. Vienas iš tokių procesų, kurį pirmą kartą 1975 m. pristatė Yajima, yra organinių silicio polimerų pirolizė, kurios metu gaminami idealios sudėties mažo skersmens pluoštai, tiekiami susuktais pluoštais, kurių atsparumas tempimui siekia 10 giganewtonų colyje.

Net ir turint šiuos privalumus, medžiagos kaina daugumai naudojimo būdų išlieka pernelyg didelė. Kad sumažintų sąnaudas ir jas pasiektų, gamintojai turi sumažinti gamybos procesus ir kartu pagerinti gaminių kokybę; taip pat jie turėtų sukurti patikimas jungimo ir integravimo technologijas, tinkamas aukštatemperatūrėje aplinkoje, pavyzdžiui, litavimo, difuzinio jungimo ARCJoinT ir jungimo REABOND technologijas.

Aukštos temperatūros aviacijos ir kosmoso reikmėms

Silicio karbido pluoštas puikiai pritaikomas aviacijos ir kosmoso sektoriuje, kur jo savybės, tokios kaip atsparumas aukštai temperatūrai, apsauga nuo korozijos ir atsparumas dėvėjimuisi, yra neįkainojamas medžiagos pasirinkimas. Silicio karbidas ypač padeda atlaikyti didelius įtempius, susijusius su aerokosmine gamyba, o tai dar labiau didins jo paklausą.

Silicio karbido pluoštas yra keraminė medžiaga, sudaryta iš anglies ir silicio, pasižyminti daugeliu pageidaujamų savybių, pavyzdžiui, puikiu atsparumu oksidacijai ir korozijai temperatūroje iki 2700 laipsnių C, didelio stiprumo modulio savybėmis, mažu tankiu, šilumos variklių izoliacijos ir keraminės matricos kompozitų naudojimu.

Prognozuojamu laikotarpiu Šiaurės Amerikos silicio karbido pluošto rinka turėtų sparčiai plėstis. Aviacijos ir gynybos sektoriai Šiaurės Amerikoje sparčiai plečiasi dėl didėjančių karinių išlaidų ir išaugusio komercinių orlaivių poreikio. Ši tendencija lėmė didelį pramoninės gamybos augimą. Be to, silicio karbido pluošto paklausą skatina branduolinės energijos gamybos verslo plėtra.

Nepertraukiami b-SiC pluoštai tinka daugeliui aukštatemperatūrių įrenginių, ypač branduolinės energetikos pramonėje. Dėl savo lengvumo, tačiau patvarumo jie gali gerai veikti radiacijos veikiamoje aplinkoje - dėl šių savybių jie tinka keraminių matricinių kompozitų ir pažangių konstrukcijų gamybai, taip pat aviacijos ir gynybos reikmėms, kai ištisinius pluoštus galima lengvai supinti į komponentų formos architektūrinius ruošinius.