Reaksjonsbundet silisiumkarbid

Reaksjonsbundet silisiumkarbid er et ultraelastisk keramisk materiale som gir eksepsjonell styrke mot støt og slitasje, motstand mot termisk sjokk og kjemiske angrep.

Formuleringer av porøse SiC- og karbonpartikler blir selvbindende når de infiltreres med flytende eller gassformig silisium, på grunn av den kjemiske reaksjonen mellom silisium og karbon. Silisium reagerer med karbon og danner nye silisiumkarbidpartikler som binder de opprinnelige partiklene ytterligere sammen.

Høy styrke

Reaksjonsbundet silisiumkarbid (RBSiC) er et ekstremt slitesterkt keramisk materiale med overlegen kjemisk motstand, slagfasthet, slitestyrke og toleranse for termisk sjokk. RBSiC produseres ved at smeltet silisium infiltreres i porøse karbon- eller grafittpreformer, der det reagerer med karbon og danner SiC. Den overlegne styrken og høye duktiliteten gjør RBSiC ideelt for prosesser som pressing, sprøytestøping og ekstrudering, noe som gjør det mulig å forme store deler med små toleranser.

RB SiCs lavere hardhet sammenlignet med sintret silisiumkarbid gjør det lettere å forme, noe som gjør det enklere enn noensinne å forme og designe komplekse konstruksjonsdeler av dette materialet for å beskytte utstyr mot slitasje og støt - noe som øker både holdbarheten og sikkerheten. Materialets motstand mot termiske sjokk og evne til å komme seg raskt etter raske temperaturendringer gjør det dessuten til et utmerket materialvalg for bruk i kraftverk, stålverk, gruvedrift eller andre steder der utstyret må fungere i ekstreme temperaturer.

RBSiC har ikke bare overlegen styrke, men er også kjent for sin eksepsjonelle dimensjonsstabilitet og enestående korrosjonsbestandighet. RBSiC har dessuten en ekstremt lav varmeutvidelseskoeffisient og opprettholder sine mekaniske egenskaper selv ved høye temperaturer, noe som gjør det egnet for tunnelovner, hydrauliske fraktureringspumper og andre industrielle bruksområder. I tillegg kan dette lette materialet enkelt formes til større komponenter for bruksområder som mekaniske tetninger og strømningskontrolldrossler i gruvedrift.

Stabilitet ved høye temperaturer

Reaksjonsbundet silisiumkarbidkeramikk tåler temperaturer på opptil 1350 °C uten at dimensjonene endres vesentlig, og har utmerkede kjemiske resistensegenskaper, noe som gjør dem perfekte til bruk i gruveindustrien, for eksempel i sykloner, strømningsregulatorer og store slitasjekomponenter.

Reaktiv smelteinfiltrasjon (RMI) av karbonpreformer innebærer at de infiltreres med flytende silisium gjennom reaktiv smelteinfiltrasjon (RMI). Som en del av RMI-prosessen siver flytende silisium inn i porene ved hjelp av kapillærkraft og reagerer med det amorfe karbonet for å danne b-SiC. Resterende ureagerte karbonpartikler og ureagert karbon raffineres via flerfasekarbon, slik at porøsiteten forfines ytterligere og dannelsen av øyer i RB-SiC reduseres som en del av nettodannelsen med utmerkede dimensjonale toleranser.

Reaksjonsbundet silisiumkarbid overgår sintret silisiumkarbid ved å ha høyere varmeledningsevne og lavere utvidelseskoeffisient ved høye temperaturer, noe som gjør det mer egnet for bruksområder der vibrasjoner, støt, slitasje eller termisk sjokk er utbredt. Dette gjør reaksjonsbundet silisiumkarbid til et ideelt materialvalg i miljøer som industrielle maskinverksteder.

Reaksjonsbundet silisiumkarbid har overlegen motstand mot korrosjon ved høye temperaturer samt passiv og aktiv oksidasjon, noe som gjør det egnet for produksjon av komponenter i stor skala med sin dimensjonsstabilitet, høye styrke, kjemiske bestandighet og slitestyrke. Det kan enkelt formes til ulike former og størrelser. Det er spesielt godt egnet til produksjon av store, komplekse komponenter på grunn av sin formbarhet.

Motstand mot termisk sjokk

Reaksjonsbundet silisiumkarbid (RB SiC) har utmerket motstand mot termisk sjokk, noe som gjør det egnet for bruksområder der ekstreme temperaturer er vanlige. Dette skyldes den lave varmeutvidelseskoeffisienten - noe som betyr at det ikke utvider seg eller trekker seg sammen i vesentlig grad når det utsettes for raske temperaturendringer. I tillegg har det en av de høyeste hardhetsverdiene blant tekniske materialer, noe som gjør RB SiC utrolig tøft og spenstig.

RB SiC tåler støt godt, noe som gjør det til et utmerket materialvalg for mekaniske tetninger, rørforinger, mekaniske komponenter, strømningskontrollspjeld og større slitasjekomponenter i gruveindustrien og tunge maskiner. Produseres ved å injisere smeltet silisium i porøse karbon- eller grafittpreformer og reagere med karbon for å danne silisiumkarbid; former og størrelser kan skreddersys avhengig av spesifikke applikasjonskrav.

She et al. utførte tester på RB-silisiumkarbid for å evaluere dens motstand mot termisk sjokk, ved å evaluere styrken i firepunktsbøying etter eksponering for temperaturøkninger fra romtemperatur opp til 1 000 grader C. Funnene deres viste at termisk stress forårsaket svikt i fiberbundet keramikk med sprekker som forplantet seg mellom fiberelementene og gjennom grensesnittene. Karbonkildene som ble brukt under reaksjonssintring, som kullsvart eller grovt, mikrosfærisk grafittkarbon, var avgjørende for materialets oppførsel.

Kjemisk motstandsdyktighet

Reaksjonsbundet silisiumkarbid (RB SiC) er et keramisk materiale med høy tetthet og utmerkede egenskaper mot kjemikalier og korrosjonsskader, inkludert syrer, baser og løsemidler samt motstand mot korrosjonsskader. På grunn av den lave ekspansjonskoeffisienten kan det skreddersys for mange former og størrelser, inkludert mekaniske tetninger, strømningskontrollspjeld, pumper og store slitasjekomponenter som ofte finnes i syklonapplikasjoner i gruvedrift.

Silisiumkarbid som produseres ved å infiltrere porøse karbon- eller grafittpreformer med flytende eller gassformig silisium, er sterkere og har bedre termisk stabilitet enn sintrede varianter. Derfor er denne formen ideell for bruksområder som krever lavere hardhetsnivåer, men høyere temperaturstabilitet.

Korrosjonsskadene på RB SiC-keramikk er minimale, med utmerket motstand mot oksidasjon, saltsyre, svovelsyre, bromvannsyre og sterke alkalier. Den lave permeabiliteten bidrar dessuten til eksepsjonell kjemisk resistens.

Sintret silisiumkarbid er vanligvis dyrere enn RB SiC, men det kan være nyttig i bruksområder der lave hardhetsnivåer er akseptable, men der det er behov for bedre termisk stabilitet. RB SiC gir større produksjonsfleksibilitet og er dessuten mer kostnadseffektivt enn sintret silisiumkarbid.