Wiązany reakcyjnie węglik krzemu

Węglik krzemu znany jest ze swojej wyjątkowej wytrzymałości, stabilności termicznej oraz odporności na zużycie i korozję. Jego zastosowanie w piecach do suszenia mebli, uszczelnieniach mechanicznych oraz urządzeniach do produkcji półprzewodników sprawiło, że stał się materiałem stanowiącym standard branżowy.

Węglik krzemu spajany reakcyjnie wytwarza się poprzez infiltrację ciekłego krzemu do porowatych preform węglowych. Szybkość i wydajność infiltracji zależą zarówno od morfologii węgla, jak i od jego rozmieszczenia w preformie.

Wysoka wytrzymałość

Ceramika z węglika krzemu została specjalnie zaprojektowana do stosowania w środowiskach o wysokich temperaturach; charakteryzuje się wyjątkową odpornością na reakcje chemiczne i szok termiczny, a jednocześnie wykazuje wysoką wytrzymałość i twardość. Ponadto jej nieprzewodzące właściwości sprawiają, że idealnie nadaje się do zastosowań elektrycznych.

Produkty marki Hexoloy SiSiC firmy Saint-Gobain można formować w różne kształty i rozmiary przy użyciu technik formowania addytywnego, odlewania lub wytłaczania, co pozwala uzyskać precyzyjne kształty. Ponadto ich w pełni zagęszczona struktura ceramiczna zapewnia wyjątkowe właściwości chemiczne i mechaniczne w ekstremalnych temperaturach eksploatacyjnych sięgających nawet 2 000 degC.

Ceramika wiązana reakcyjnie jest wytwarzana z dokładnie wymieszanych proszków węglika krzemu i węgla z dodatkiem organicznego plastyfikatora, a następnie nasycana ciekłym lub gazowym krzemem, który wchodzi w reakcję z cząstkami węgla, tworząc dodatkowy węglik krzemu, który wiąże początkowe cząstki, tworząc gęste, porowate bryły bez zmian wymiarów podczas przetwarzania; dzięki wytrzymałości na zginanie w temperaturze pokojowej sięgającej 300 MPa materiał ten pozwala na znacznie niższe temperatury przetwarzania niż w przypadku spiekanego węglika krzemu i umożliwia formowanie skomplikowanych kształtów bez zmian podczas tego etapu produkcji.

Stabilność w wysokich temperaturach

Węglik krzemu zachowuje swoją twardość i wytrzymałość w wysokich temperaturach, a jednocześnie charakteryzuje się niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, co czyni go idealnym materiałem do stosowania w środowiskach, w których występują ekstremalne temperatury.

SiC otrzymywany metodą wiązania reakcyjnego można wytwarzać przy użyciu różnych technik produkcyjnych, jednak najczęściej stosowaną z nich jest mieszanie gruboziarnistego węglika krzemu i proszków węglowych z plastyfikatorami, podgrzewanie mieszanki, a następnie formowanie jej w pożądane kształty za pomocą pras na gorąco z użyciem plastyfikatorów, po czym następuje wypalanie w celu uzyskania produktu gotowego do dalszej obróbki.

Odsadzanie z fazy gazowej (CVD) to kolejna metoda wytwarzania ceramiki z węglika krzemu. W wyniku tego procesu powstają kryształy węglika krzemu o strukturze sześciennej centrowanej na ścianach, charakteryzujące się doskonałą twardością, przewodnością cieplną, odpornością na korozję oraz korzystnym kosztem; jednakże ceny tych produktów są wyższe w porównaniu z węglikiem krzemu wytwarzanym metodą wiązania reakcyjnego lub spiekanego.

Odporność na szok termiczny

Węglik krzemu spajany reakcyjnie charakteryzuje się wyjątkową odpornością na szok termiczny, dzięki czemu nadaje się do stosowania w trudnych warunkach, w których jest często wykorzystywany.

Węglik krzemu spajany reakcyjnie charakteryzuje się wysoką wytrzymałością i twardością w połączeniu z doskonałą odpornością na zużycie, co sprawia, że jest to materiał odpowiedni do wielu zastosowań. Ponadto dzięki doskonałej przewodności cieplnej może wytrzymywać wyższe temperatury bez utraty właściwości ani pękania w miarę upływu czasu.

Produkcja węgliku krzemu metodą wiązania reakcyjnego polega na nasycaniu porowatego węgla lub grafitu ciekłym krzemem, które następnie wchodzą ze sobą w reakcję, tworząc SiC. Po nasyceniu ceramika ta jest następnie spiekana w celu uzyskania niezwykle gęstej powierzchni, co pozwala na jej dalsze wykorzystanie w ramach zaawansowanych technologii produkcyjnych, takich jak obróbka CNC. Ponadto wykorzystanie wielu źródeł węgla oraz kontrolowanie jego składu umożliwiło producentom wytwarzanie elementów ceramicznych o złożonych kształtach z wykorzystaniem tego zaawansowanego materiału; zastosowanie grup bezwymiarowych, które regulują reakcję na szok termiczny w przypadku elementów termomechanicznych, przyczyniło się do dalszego rozwoju technik produkcyjnych opartych na technologiach wytwarzania RB-SiC.

Odporność na zużycie

Węglik krzemu spajany reakcyjnie charakteryzuje się wysoką odpornością na uderzenia i zużycie, a także doskonałą odpornością na szok termiczny, co sprawia, że jest doskonałym wyborem do zastosowań w trudnych warunkach.

Węglik krzemu spajany reakcyjnie (RBSiC) powstaje w wyniku nasycania sprasowanych bryłek, złożonych z SiC i proszku węglowego, ciekłym krzemem, który wchodzi w reakcję z cząstkami tych proszków, tworząc wiązania nadające materiałowi wyjątkowe właściwości mechaniczne, termiczne i elektryczne. Ten unikalny proces impregnacji pozwala uzyskać produkty o niezrównanych właściwościach fizycznych, termicznych i elektrycznych.

RB SiC charakteryzuje się doskonałą odpornością na zużycie ścierne w porównaniu ze stalami specjalnymi przeznaczonymi do uprawy gleby oraz trzykrotnie większą niż w przypadku spawu wypełniającego F-61, jednak jego odporność na pękanie kruche jest znacznie mniejsza niż w przypadku stali, co ogranicza zakres jego zastosowania.