Carbură de siliciu - rezistență și durabilitate ridicate

Carbura de siliciu este un material de înaltă performanță, care oferă rezistență chimică la coroziune și temperaturi de până la 1.900 de grade Celsius. Produs prin amestecarea pulberii fine de a-SiC cu aditivi de sinterizare neoxidici și compactat prin procese convenționale de formare a ceramicii, cum ar fi presarea izostatică, turnarea sub presiune sau turnarea prin injecție, carbura de siliciu este de obicei fabricată în volume mari pentru a fi utilizată ca instrumente de formare a ceramicii.

Sinterizarea prin reacție este unul dintre cele mai atractive procese de fabricație pentru ceramica din carbură de siliciu datorită densității sale, temperaturii scăzute de prelucrare și capacității bune de modelare. Din păcate, carbura de siliciu sinterizată prin reacție are o rezistență mai scăzută la încovoiere în comparație cu carbura de siliciu sinterizată standard.

Rezistență ridicată

Carbura de siliciu oferă rezistență superioară, rezistență la abraziune, stabilitate chimică și rezistență la temperatură - caracteristici ideale pentru aplicațiile industriale care necesită durabilitate pe termen lung.

Sinterizarea fără presiune este principala tehnică de producție. Această tehnică utilizează pulberi fine de SiC amestecate cu aditivi de sinterizare și produce structuri ceramice dense la o temperatură de prelucrare relativ scăzută, oferind mai multe beneficii, cum ar fi costuri mai mici și o bună capacitate de modelare; cu toate acestea, trebuie luate în considerare și limitările dimensiunii particulelor și conținutul de aditivi.

Alte tehnici de producție, inclusiv SiC lipit prin reacție și SiC sinterizat direct, produc structuri mai dense la temperaturi de prelucrare mai ridicate, care îi modifică microstructura. SiC lipit prin reacție este mai potrivit pentru aplicații care nu necesită proprietăți atât de ridicate, deoarece prezintă o structură cu granulație grosieră, cu costuri mai mici în comparație cu sinterizarea fără presiune. Saint-Gobain Hexoloy SA SiC oferă rezistență excelentă la uzură, rezistență la flexiune, rezistență la șocuri termice etc.

Duritate ridicată

Carbura de siliciu este una dintre cele mai dure ceramici de pe Pământ, având o duritate Mohs uimitoare de 9,5. Acest lucru asigură o rezistență excepțională la abraziune și uzură chiar și în condiții de mediu dure, împreună cu o rezistență excepțională la temperaturi ridicate care îl face potrivit pentru paletele turbinelor cu gaz și reactoarele nucleare.

Există tehnici de producție a carburii de siliciu legate prin reacție și sinterizate direct. SiC legat prin reacție este produs prin infiltrarea siliciului topit în preforme poroase din carbon sau grafit, cu scopul de a reacționa cu carbonul pentru a forma b-SiC, care apoi se leagă de particulele a-SiC existente pentru a obține densitatea completă fără contracție de formă. Producția directă de SiC sinterizat are loc prin tratamente termice care combină topirea siliciului lichid și a particulelor de grafit.

Carbura de siliciu sinterizată direct este produsă prin amestecarea pulberii de siliciu pur cu adjuvanți de sinterizare fără oxid într-o atmosferă inertă și presarea acestora folosind tehnici convenționale de formare a ceramicii, înainte de sinterizare la temperatură ridicată pentru a forma o ceramică densă cu proprietăți mecanice excelente.

Rezistență ridicată la coroziune

Carbura de siliciu este un material dens cu o rezistență excelentă la coroziune, oxidare și uzură. În plus, impactul său termic și proprietățile sale tribologice îl fac foarte căutat de producători.

Rezistența la coroziune a SiC este determinată de compoziția sa, de aditivi și de orientarea cristalelor în cadrul unei ceramici sinterizate. Carbura de siliciu legată prin reacție (RSiC) disponibilă în comerț are o rezistență excepțională la încovoiere la temperatura camerei de peste 300 MPa, cu o sensibilitate scăzută la fisurare.

Carbura de siliciu sinterizată fără presiune poate fi fabricată folosind pulbere de SiC ultrafină amestecată cu adjuvanți de sinterizare fără oxid, compactând-o cu ajutorul metodelor tradiționale de formare a ceramicii, cum ar fi presarea izostatică și presarea cu matriță, apoi sinterizarea la temperaturi ridicate într-o atmosferă inertă la temperaturi de peste 600 oF (304oC). De obicei, acest lucru produce o dimensiune medie a granulelor de 1,5 mm, cu o densitate relativă excelentă mai mare de 95%, care poate fi apoi ușor prelucrată folosind unelte de precizie acoperite cu diamant în toleranțe și forme - o metodă economică de a produce piese precise rezistente la uzură pentru aplicații solicitante, care va oferi fiabilitate în ceea ce privește timpul de producție și eficiența costurilor!

Densitate redusă

Ceramica din carbură de siliciu este mai densă decât alte materiale ceramice și, prin urmare, este capabilă să suporte impacturi și tensiuni extreme care ar fractura alte materiale, datorită structurii sale dense, alcătuită din structuri cristaline compacte care oferă o rezistență excepțională.

Carbura de siliciu sinterizată are o rezistivitate electrică scăzută, ceea ce o face un material ideal pentru garniturile de etanșare ale pompelor care trebuie să funcționeze în medii dificile. În plus, compoziția sa ceramică oferă rezistență la abraziune și protecție împotriva coroziunii.

Ceramica mai densă poate fi produsă folosind diverse tehnici, inclusiv sinterizarea prin reacție în care siliciul lichid sau aliajul de siliciu este infiltrat într-un corp verde poros pentru a reacționa și a forma carbură de siliciu, care apoi reacționează cu particulele a-SiC existente și formează carbură de siliciu. Sinterizarea fără presiune a utilizat, de asemenea, pulbere de a-SiC submicron ultrapură amestecată cu lianți neoxidici pentru a forma o pastă; apoi sinterizată la temperaturi ridicate pentru a produce o compoziție ceramică mai densă.