Ar nitrīdu savienots silīcija karbīds

Ar nitrīdu saistītais silīcija karbīds (NbSC) ir augsttemperatūras keramikas materiāls, ko plaši izmanto dažādos lietojumos. Lai to ražotu, paaugstinātā temperatūrā sajauc silīcija pulveri un gāzveida slāpekli, kā saķepināšanas palīgvielu izmantojot magniju.

Tika atklāts, ka nitrīdu savienotajam silīcija karbīdam ir daudz lielāka nodilumizturība nekā tēraudam vieglā augsnē ar irdenām smilts daļiņām un vairāk nekā sešas reizes lielāka smagā augsnē; tomēr tā nodilumizturība atšķīrās atkarībā no augsnes veida, kurā tas tika ievietots.

Augstas temperatūras izturība

Ar nitrīdu savienotais silīcija karbīds nodrošina izcilu izturību pret termiskiem triecieniem un var izturēt pēkšņas temperatūras maiņas bez plaisām vai lūzumiem. Turklāt tā virsma ir noturīga pret ķīmiskiem uzbrukumiem un oksidāciju, nodrošinot maksimālu aizsardzību pret degradāciju.

NB SiC stiprā puse ir tā ražošanas process - nitridēšana. Tas ietver silīcija karbīda graudu un metāliskā silīcija pulvera maisījuma ieliešanu/presēšanu/iespiešanu injekcijas veidnē un karsēšanu slāpekli saturošā atmosfērā, līdz viss metāliskais silīcija pulveris pārvēršas keramikas bagātā fāzē, kas silīcija karbīda graudus savieno vienā cietā masā, radot necaurlaidīgu keramikas fāzi un pretsadrumstalotu un nesadalāmu produktu, kas ir ideāli piemērots ķieģeļu ražošanai, kurus izmantos krāsnīs un krāsnīs.

Ar nitrīdu saistītais silīcija karbīds ievērojami pārspēj ar reakciju infiltrēto silīcija karbīdu. Reakcijas infiltrētajam materiālam parasti ir 5 - 15% poras, un to vajadzētu izmantot tikai zemas spriedzes lietojumos bez tiešas krāsaino metālu vai izkausētu sārņu iedarbības. Ar nitrīdu saistītais silīcija karbīds arī pārspēj karstās presēšanas un karstās izostatiskās presēšanas šķirnes, kurām abām ir lielāka porainība, kas ierobežo izmantošanu tikai nelielās ģeometrijās.

Ekstrēma cietība

Ar nitrīdu saistītais silīcija karbīds (NBSC) ir ārkārtīgi izturīgs materiāls ar izcilu nodilumizturību, kura cietība ir 1080, kas ir daudz augstāka nekā tērauda cietība, kas ļauj no tā izgatavot gandrīz neto formas, kas atveido metāla detaļas. Tādējādi NBSC ir ideāli piemērots sakausējumu vai citu ugunsizturīgu materiālu aizstāšanai smagos ekspluatācijas apstākļos, un to var izmantot arī kā nodilumizturīgu materiālu, piemēram, ciklonu oderējumu minerālu ražotnēs un ogļu spēkstacijās, kā arī korozijizturīgu materiālu ķīmiskajās ražotnēs.

Ar nitrīdu savienotam silīcija karbīdam piemīt liela triecienizturība vieglos augsnes apstākļos, bet tā nodilumizturība samazinās smagākos apstākļos, jo smilšu graudiņi, kas uzbrūk tā virsmai, ir brīvi abrazīvi. Šāda veida nodilumu bieži raksturo skrāpējumi un rievojumi, nevis agresīva erozija, kāda vērojama tādiem materiāliem kā XAR 600 tēraudiem vai F-61 polsterējuma šuvēm.

Sinterētajam silīcija karbīdam piemīt izcila izturība pret termisko triecienu un slīdēšanu, tāpēc tas ir ideāls materiāls izmantošanai augstās temperatūrās no 1300-1650oC. Turklāt tā unikālā mehāniskā izturība, zemais lineārās izplešanās koeficients, labā ķīmiskā stabilitāte un viegli apstrādājamā mikrostruktūra padara šo materiālu ļoti ērtu lietošanai. IPS Ceramics var piegādāt saķepinātas silīcija karbīda plāksnes, setsteru caurules vai sijas, kas atbilst visām jūsu krāsns mēbeļu prasībām.

Laba mehāniskā izturība

Ar nitrīdu saistītā silīcija karbīda augstā mehāniskā izturība padara to par izcilu materiālu, kas izturīgs pret nodilumu. Vieglos augsnes apstākļos tā izturība ir augstāka nekā tādiem tēraudiem kā bora tērauds vai F-61 polsterējuma šuve, tāpēc tas ir pat izturīgāks pret nodilumu nekā to tērauda analogi; precīzs nodiluma ceļš galu galā ir atkarīgs no tā, kā abrazīvās daļiņas mijiedarbojas ar berzes virsmām - brīvi kustīgi smilšu graudiņi var šīs virsmas saskrāpēt, bet cietas daļiņas - šķelt.

Ar nitrīdu saistītu silīcija karbīdu ražo, slāpekļa atmosfērā nitridējot veidotu SiC granulu un metāliskā silīcija pulvera ķermeni. Šajā procesā metāliskais silīcijs pārvēršas par silīcija nitrīdu, kas cieši savienojas ar SiC graudiem, veidojot blīvu struktūru.

Iegūtais materiāls ir ne tikai izturīgs pret ķīmisko iedarbību un koroziju temperatūrā līdz 1600oC, bet arī nodrošina izcilu mehānisko izturību - īpašības, kas padara NB SiC ideāli piemērotu tādiem pielietojumiem kā krāsns mēbeles, vafeļu paliktņu balsti un lāpstiņas vai citiem pielietojumiem, kas saistīti ar augstu temperatūru un zemu spiedienu. IPS Ceramics piedāvā gan atvērtās porainās, gan pilnībā blīvās šī materiāla formas.

Ķīmiski inerts

Ar nitrīdu saistītais silīcija karbīds nav neaizsargāts pret ķīmisku iedarbību, tāpēc tas ir piemērots lietojumiem, kas saistīti ar agresīvām ķīmiskām vielām. Turklāt tas nodrošina izcilu izturību pret termiskiem triecieniem.

Ugunsizturīgā keramika ir ideāls materiāls, ko izmantot ceļu būves projektos, kur tiek izmantoti smagie kravas automobiļi, pateicoties tās izcilajām nodilumizturības īpašībām abrazīvas augsnes masā un spējai izturēt transportlīdzekļa spiedienu augstā temperatūrā. Tādējādi tas ir lieliska izvēle bruģa un ceļu seguma klāšanas darbiem, kur var tikt izmantotas smagās kravas automašīnas.

Tas, kā nitrīdu savienotais silīcija karbīds nodilst, ir atkarīgs no abrazīvās augsnes masas rakstura un graudu lieluma sadalījuma. Viegla augsne parasti rada brīvus smilšu graudus, kas brīvi pārvietojas pa tās virsmu, skrāpējot berzes virsmas; ja augsnes masa ir smagāka, abrazīvā iedarbība ir mazāka un notiek mikropļaušana, kā rezultātā tiek noņemti visi mīkstie slāņi (1. attēls).

Reaģējot saistītais silīcija karbīds (RB SiC) tiek radīts, ievadot izkausētu silīciju porainā oglekļa materiālā, kas iepildīts vēlamajā daļā, kā rezultātā tas reaģē un veidojas kā SiC. RB SiC ir ārkārtīgi ciets materiāls ar izcilu mehānisko izturību, ko var izgatavot dažādās formās un izmēros, lai izmantotu kā mehāniskos blīvējumus, gultņus vai plūsmas kontroles aizbīdņus.

Izturība pret koroziju

Ar nitrīdu savienots silīcija karbīds (NiC) ir ārkārtīgi izturīgs keramikas materiāls, kas sastāv no SiC daļiņām, kuras sakausētas kopā nitridēšanas procesā. Ar nitrīdu saistītais SiC ir ideāli piemērots lietojumiem, kam nepieciešama augsta slodzes nestspēja un temperatūras izturība, piemēram, smagajiem mehānismiem.

NBSiC ir izturīgs pret skābju, izkausētu sāļu un halogēnu izraisītu koroziju. Turklāt šim materiālam piemīt laba izturība pret izdedžiem un augsta termisko triecienu izturība; turklāt tas var izturēt temperatūru līdz 1650 grādiem pēc Celsija, vienlaikus saglabājot izcilas mehāniskās īpašības.

NBSiC korozija ir daudzpakāpju process, ko ietekmē dažādas sugas, piemaisījumi, saķepināšanas palīgvielas, graudu robežfāzes, porainība un virsmas morfoloģija. Ir zināms, ka uz substrātiem uzkrātie sakrificētie oksīdu slāņi veicina parabolisku reakcijas kinētiku, kas samazina skābekļa difūzijas ātrumu.

Tika konstatēts, ka NBSiC nodilumizturība ir atkarīga no augsnes masas veida, kam tas tika pakļauts. Vieglai augsnei bija vislabākās nodilumizturības īpašības salīdzinājumā ar tēraudu un šuvju polsterējumu, bet vidēji smagai un smagai augsnei bija vismazākā nodilumizturība, ko izraisīja izdedžu iespiešanās, kas laika gaitā izraisa NBSiC mīksto daļiņu atdalīšanos.