Silicio karbido rutuliukai

Silicio karbido rutuliukai sukurti taip, kad būtų atsparūs atšiaurioms aplinkos sąlygoms, ir gali būti naudojami įvairiose srityse, pradedant guoliais ir energetikos sistemomis, baigiant tiksliąja puslaidininkių gamyba.

Karborundas natūraliai randamas kaip mineralas moisanitas, tačiau nuo 1893 m. masiškai gaminamas kaip abrazyvinė medžiaga ir žaliava plieno gamyboje.

Kietumas

Silicio karbidas (SiC) yra itin kieta, karščiui ir slėgiui atspari medžiaga, naudojama šlifavimui ir poliravimui, pjovimo įrankiams, kosminės erdvės siurbliams ir vožtuvams, siurbliams ir vožtuvams bei jūrinėms reikmėms, pvz., cheminiam apdorojimui. SiC keramikos rutuliukai pasižymi išskirtiniu stabilumu, o jų lygus paviršius leidžia lengvai suktis, tuo pat metu atitinka tikslias specifikacijas ir tolerancijas, pasižymi atsparumu aukštoms temperatūroms. Jie yra geras pasirinkimas naudoti jūrinėje aplinkoje arba cheminio perdirbimo operacijose, nes taip pat yra atsparūs korozijai.

SiC keramikos rutuliukai pasižymi didesniu tempimo stipriu nei plieniniai ar aliumininiai rutuliukai, yra kietesni, lengvesni ir atsparesni dilimui. Be to, juos lengviau prižiūrėti nei metalinius guolius, jie atlaiko temperatūrą nesumažėjus temperatūrai ir nepraradus eksploatacinių savybių - puikiai tinka didelio greičio darbams atšiaurioje aplinkoje, juos galima įsigyti įvairių formų ir dydžių.

Šie SiC keramikos rutuliukai gaminami sukepinant medžiagos granules ir taip gaunami tankūs keramikos rutuliukai, kurie yra daugiau kaip 10 kartų kietesni už natūralų deimantą ir gali būti apdirbami naudojant standartinę įrangą. Jų stechiometriją netgi galima keisti, kad padidėtų biologinis suderinamumas, todėl jie gali būti naujai naudojami, pavyzdžiui, kaulų atstatymo prietaisuose medicinoje.

SiC yra ne tik atsparus dilimui, bet ir išskirtinis šiluminis laidininkas, galintis sugerti energiją; dėl daug aukštesnės lydymosi temperatūros nei plienas SiC tinka naudoti aukštose temperatūrose ir yra alternatyva mažinant išlaidas įvairiose pramonės šakose.

Ši aukštos kokybės medžiaga yra neįkainojama plieno gamybos priemonė. Naudojama kaip deoksidatorius elektrinėse krosnyse, ji padeda sumažinti šlako kiekį, pakeldama plieno gamybos temperatūrą ir sutrumpindama lydymosi laiką - galiausiai padidina našumą ir pagerina kokybę. Be to, dėl saugaus naudojimo ji yra ekologiškesnė už konkuruojančius deoksidantus; tai dar viena priemonė plieno gamybai plėsti ir kartu kokybei gerinti.

Atsparumas korozijai

Silicio karbidas (SiC) yra pažangi keraminė medžiaga, pasižyminti kietomis ir patvariomis savybėmis, todėl ji tinka daugeliui pramonės sričių. Be to, SiC pasižymi puikiu atsparumu korozijai ir tolerancija temperatūrai, todėl yra puikus pasirinkimas tokiose pramonės šakose kaip elektros energijos gamyba, aviacijos ir kosmoso projektavimas, automobilių gamyba ir naftos chemijos perdirbimas.

Atsparumas korozijai yra viena svarbiausių medžiagų, naudojamų atšiaurioje aplinkoje, savybių. Silicio karbidas gerai atlaiko koroziją įvairiomis sąlygomis - nuo rūgščių, šarmų ir druskų iki anoksijos ir net vandens nuosėdų. Dėl glaudžios SiC pakuotės tarp silicio ir anglies atomų susidaro tvirti ryšiai, todėl jis pasižymi išskirtiniu tvirtumu.

Anglies pluoštu armuotas plastikas (CFRP) yra labai atsparus dilimui, todėl puikiai tinka naudoti atšiaurioje aplinkoje, pavyzdžiui, automobilių stabdžiuose ir sankabose. Be to, jis gali būti sujungtas su kitomis medžiagomis, kad būtų galima naudoti didelio tvirtumo medžiagose, pavyzdžiui, automobilių stabdžiuose ir sankabose; be to, anglies pluoštas gali veikti kaip izoliatorius, mažinantis šilumos perdavimą elektrinėse.

Silicio karbido atsparumas aukštoms temperatūroms ir mažas plėtimosi koeficientas lemia, kad jis yra puiki medžiaga, kurią galima naudoti aukštatemperatūrėje aplinkoje, pavyzdžiui, metalo lydymo ir naftos chemijos gamyboje, kur didelis slėgis ir temperatūra gali pakenkti kitoms medžiagoms. Silicio karbidas gali atlaikyti tokias ekstremalias temperatūras be nepataisomų pažeidimų - ši savybė jam būdinga kaip ir tokioms keraminėms medžiagoms kaip porcelianas.

Remiantis vienu tyrimu, kuriame buvo įvertinti keturi SiC ir SiO2 plokštelių jungčių tipai: metalo difuzinis sujungimas su molibdeno arba titano tarpsluoksniu, reakcinis sukepinimas naudojant Ti-Si-C sistemos sukepinimą ir nanopudrų sukepinimas, SiC pasižymi įspūdingu atsparumu hidroterminei korozijai redukcinėje aplinkoje. Visos jungtys penkias savaites atlaikė hidroterminę koroziją be jų jungiamųjų sluoksnių recesijos arba dėl tokią elgseną sukėlusios tetraedrinės jungties sukeltos recesijos; rezultatai rodo, kad šis metodas yra atsparesnis hidroterminei korozijai nei cheminio jungimo metodai.

Atsparumas aukštai temperatūrai

Silicio karbidas yra viena kiečiausių medžiagų, atlaikanti aukštą temperatūrą ir slėgį, nesutrūkinėdama nuo įtempimo. Todėl jis jau seniai naudojamas guoliams ir kitoms pramoninėms reikmėms, kurioms reikia išskirtinio patvarumo. Be to, silicio karbido atsparumas korozijai ir dilimui leidžia jį puikiai naudoti atšiaurioje aplinkoje; be to, jo lengva konstrukcija reiškia mažesnę vibraciją gerinant našumą.

Dėl unikalių silicio karbido savybių jis tapo pagrindine medžiaga keliose pramonės šakose, įskaitant automobilių, aviacijos ir kosmoso pramonę bei energijos gamybą. Silicio karbido galima rasti neperšaunamų liemenių keraminėse plokštelėse, taip pat automobilių stabdžiuose ir sankabose bei aukštoje temperatūroje veikiančiuose elektroniniuose prietaisuose. Be to, orlaivių varikliuose ir erdvėlaivių sistemose dažnai naudojami silicio karbido komponentai. Dėl didelio atsparumo karščiui ir ilgaamžiškumo atsiranda ir atsparumo dilimui savybės, todėl silicio karbidas yra puiki medžiaga dangoms ir dilimui atspariems komponentams gaminti.

Silicio karbido veidrodžių medžiaga idealiai tinka astronominiams teleskopams dėl mažo šiluminio plėtimosi, didelio kietumo ir standumo savybių. Iš jos galima pagaminti iki 3,5 m ilgio veidrodžius. Be to, unikalios silicio karbido savybės leidžia jam išlaikyti savo formą ekstremaliomis aplinkos sąlygomis ir išlaikyti formą laikui bėgant.

Silicio karbido cheminis inertiškumas leidžia jį naudoti įvairiose medicinos srityse. Dėl cheminio stabilumo jis gali atlaikyti sterilizacijos procesus, nepablogindamas savo savybių ir biologinio suderinamumo, todėl tai puiki medžiaga chirurgijos instrumentams, kuriems reikia didelio patvarumo ir atsparumo korozijai.

Silicio karbido gamyba yra labai sudėtinga, jai reikalingos specialios žinios ir meistriškumas. Gaminant pažangiais sukepinimo metodais, tokiais kaip cheminis garų nusodinimas, gaunami silicio karbido milteliai su kontroliuojamu dalelių dydžio pasiskirstymu, dėl kurio pagerėja mechaninės savybės, pavyzdžiui, mikrokietumas, lenkimo stipris ir atsparumas lūžiams. Silicio karbidas taip pat gali būti naudojamas kaip antioksidantas plieno gamybos metu, padedantis išsaugoti naudingus metalų oksidus, kurie kitu atveju būtų prarasti; ši pažangiausia technologija didina efektyvumą ir kartu trumpina plieno gamybos laiką.

Atsparumas dilimui

Silicio karbidas, dažniau vadinamas karborundu arba SiC, yra neorganinis cheminis junginys, sudarytas iš silicio ir anglies, kuris natūraliai randamas kaip moisanito brangakmenis. Gaminami šios kietos cheminės medžiagos milteliai arba kristalai, kurie dėl savo didelio laidumo savybių taip pat naudojami didelės ištvermės reikalaujančioms reikmėms, pavyzdžiui, neperšaunamoms liemenėms, guoliams, automobilių stabdžių ir (arba) sankabų keraminėms plokštelėms, taip pat jungiklių jutikliams ir (arba) jungikliams.

Silicio karbidas tarp įprastų medžiagų išsiskiria plačia dažnių juosta, todėl idealiai tinka didelio efektyvumo elektros energijos gamybos įrenginiams, taip pat įrenginiams, kuriems reikia atsparumo aukštai temperatūrai ir apsaugos nuo korozijos, pavyzdžiui, aviacijos, automobilių, energetikos, naftos ir dujų pramonėje.

SiC plačiai pripažintas dėl savo išskirtinio atsparumo dilimui. Kadangi SiC yra gerokai kietesnis už plieną, jis yra ilgalaikis ir patvarus pasirinkimas pramoninėje aplinkoje, o jo nemagnetinės savybės leidžia jį saugiai naudoti jautriose elektroninėse programose.

SiC pasižymi tvirtumu ir lengvumu. Dėl to jis idealiai tinka tais atvejais, kai reikia didesnio našumo, nes jo lengvumas sumažina mašinų sistemų apkrovą, pagerina efektyvumą ir kartu padidina ilgaamžiškumą. Be to, dėl mažesnio tankio SiC yra patrauklus sprendimas.

Dėl kristalinės struktūros ir didelio paviršiaus ploto SiC pasižymi puikiu atsparumu dilimui, tačiau šis atsparumas gali būti dar labiau sustiprintas ant viršaus uždėjus į deimantą panašią anglies (DLC) dangą. Tokiu būdu atsparumas dilimui gali padidėti iki 10 kartų!

Silicio karbido atsparumas dilimui priklauso nuo kelių veiksnių, įskaitant cheminį stabilumą, mechanines savybes ir atsparumą terminiam smūgiui. Be to, silicio karbido atsparumas aukštai temperatūrai ir slėgiui leidžia jį naudoti aviacijos, automobilių, naftos ir dujų pramonėje, taip pat sterilizacijos procesuose ir sterilizacijos procedūrose, todėl jis yra puikus pasirinkimas medicininiams instrumentams ir įrangai.

Siūlomas naujas rutulinio frezavimo metodas, kuriuo galima veiksmingai patobulinti silicio karbido daleles prieš jas gaminant. Taikant šį metodą naudojami įvairaus dydžio frezavimo rutuliukai, kad būtų galima keisti dalelių dydžius, kartu gerinant morfologiją ir mikrostruktūrą bei mažinant energijos sąnaudas frezavimo metu.