Carbură de siliciu legată prin reacție

Carbura de siliciu legată prin reacție (RBSC) este o ceramică extrem de rezistentă și elastică, care este utilizată în numeroase aplicații, cum ar fi motoarele turbinelor cu gaz și componentele de uzură.

Lipirea prin reacție implică infiltrarea materialului poros de carbon cu siliciu topit pentru a produce un hibrid ceramic elastic care poate fi modelat folosind tehnici convenționale de formare a ceramicii, cum ar fi presarea, turnarea prin injecție și extrudarea.

Puritate ridicată

Carbura de siliciu (SiC) este una dintre cele mai dure ceramice, păstrându-și duritatea și rezistența chiar și la temperaturi ridicate. Inert din punct de vedere chimic și rezistent la solvenți, SiC se mândrește cu o bună conductivitate termică - jumătate din cea a oțelului! JJISCO produce atât produse SiC standard, cât și personalizate, pentru a oferi performanțe optime pentru nevoile industriale.

Carbura de siliciu legată prin reacție (RBSC) este fabricată dintr-un amestec poros de SiC și carbon care a fost infiltrat cu siliciu lichid sau gazos care se infiltrează în porii săi, reacționând cu carbonul pentru a forma carbură de siliciu suplimentară care leagă particulele inițiale între ele și formează corpuri dense, puternice, cu o rezistență la impact și la uzură semnificativ mai bună decât SiC sinterizat, oferind în același timp o rezistență la oxidare la temperaturi mai ridicate decât SiC CVD.

Componentele din oțel legat prin reacție (RBSC) nu se bazează pe adjuvanți de sinterizare care introduc impurități în corpul final și, astfel, îi diminuează rezistența, ceea ce face din RBSC o opțiune excelentă pentru aplicații de înaltă puritate, cum ar fi componentele cuptoarelor de difuzie. Garniturile mecanice, mobilierul pentru cuptoare, duzele arzătorului și tuburile radiante pot beneficia, de asemenea, de utilizarea acestui proces, care oferă, de asemenea, o stabilitate excelentă a temperaturii care prelungește durata de viață prin reducerea degradării cauzate de reacțiile chimice și de oxidare; deosebit de important atunci când avem de-a face cu componente care se confruntă cu variații frecvente de temperatură în timpul funcționării; rezistența la uzură și rezistența la impact, precum și rezistența chimică sunt toate oferite de acest proces.

Rezistență ridicată

Carbura de siliciu legată prin reacție (RB SiC) se mândrește cu una dintre cele mai mari durități Mohs dintre materialele sintetice, ceea ce o face extrem de durabilă. Ca atare, RB SiC poate rezista la impactul loviturilor puternice, precum și la abraziunea de mare viteză la temperaturi ridicate; acest lucru îi prelungește durata de viață utilă în operațiunile miniere și în alte industrii care funcționează la temperaturi ridicate. În plus, rezistența sa la oxidare și coroziune face ca RB SiC să fie ideal pentru aplicații chimice.

Carbura de siliciu legată prin reacție este produsă prin infiltrarea siliciului topit în preforme poroase de carbon sau grafit, unde reacționează cu carbonul pentru a forma particule suplimentare de SiC care apoi se leagă din nou la matricea originală de carbură de siliciu. Această metodă de fabricare a ceramicii este semnificativ mai rapidă decât metodele tradiționale care se bazează pe mijloace auxiliare de sinterizare pentru fuziunea pulberilor dense în corpuri dense; rezultatul este obținerea unor materiale foarte durabile, cu toleranțe dimensionale excepționale după ardere și rezistență mecanică excelentă.

Carbura de siliciu legată prin reacție (RB SiC) este semnificativ mai puțin costisitoare și are o duritate mai mică în comparație cu carbura de siliciu sinterizată, ceea ce o face potrivită pentru aplicațiile care necesită o porozitate sau o permeabilitate mai mare la gaze și lichide. Carbura de siliciu legată prin reacție se mândrește, de asemenea, cu o rezistență excepțională la șocuri termice - ceea ce înseamnă că poate suporta fluctuații rapide de temperatură fără a-și pierde rezistența sau proprietățile - ceea ce face ca RB SiC să fie o alegere excelentă de material pentru pompe, etanșări mecanice, rulmenți și alte echipamente industriale.

Ductilitate ridicată

Lipirea prin reacție este o tehnică de formare a ceramicii care implică infiltrarea preformelor poroase, carbonate, cu siliciu lichid pentru a reacționa cu carbonul și a forma mai mult SiC, aderând astfel la materialul carbonat original.

Acest proces atinge o ductilitate mult mai mare decât procesele convenționale și permite obținerea unor produse RBSC complexe cu formă aproape netă la temperaturi semnificativ reduse.

Sinterizarea convențională a RBSC necesită temperaturi foarte ridicate; în funcție de metoda utilizată (lipire prin reacție, presare la cald sau fără presiune), temperaturile pot depăși 2200 de grade Celsius. Cu toate acestea, odată cu apariția tehnologiei de lipire prin reacție, procesul poate fi realizat acum la temperaturi mult mai scăzute.

Pentru a maximiza rezistența la flexiune, siliciul lichid trebuie să se infiltreze prin canalele capilare fără a le bloca. Un proces tipic combină pulberea de a-SiC cu grafit sau cu un liant organic care crește exotermia infiltrării; acest lucru duce la formarea fazelor B-C-SiC și la reducerea cantităților de siliciu rezidual [5].

Gelcasting utilizează sisteme de formare a gelului pentru a modela microstructura și proprietățile mecanice ale produselor finale. Cu toate acestea, acrilamida (AM), monomerul cel mai frecvent utilizat pentru această aplicație, este neurotoxică din cauza inhibării procesului de polimerizare de către oxigen și necesită sisteme de formare a gelului netoxice ca alternativă.

Densitate mai mică

Carbura de siliciu legată prin reacție se mândrește cu o duritate și o rezistență mai mici decât cea sinterizată, dar oferă o rezistență superioară la uzură, termică și chimică. Disponibilă în diverse forme, dimensiuni și toleranțe, carbura de siliciu cu reacție este un material versatil, perfect pentru garnituri mecanice, rulmenți, țevi, etanșări de control al debitului, precum și pentru componente de uzură mai mari utilizate în industria minieră sau în alte industrii.

Procesele de fabricare a ceramicii SiC prin reacție implică infiltrarea preformelor poroase de carbon sau grafit cu siliciu lichid topit, creând o reacție in situ între acesta și carbon pentru a forma b-SiC care leagă între ele particulele a-SiC originale. Toate canalele capilare rămase fără reacție sunt apoi umplute cu lichid de siliciu rezidual.

Un avantaj al producției de RBSC este acela că se poate realiza la temperaturi de prelucrare mai scăzute decât sinterizarea; cu toate acestea, ceramica produsă poate conține cantități semnificative de siliciu liber care s-ar putea rupe sub presiune în timpul manipulării sau utilizării.

Pentru a reduce siliciul liber, este esențial să se mențină un timp RS scurt și să se adauge negru de fum în preformă. Acest lucru poate crește densitatea relativă a materialului corpului verde, crescând în același timp rezistența la flexiune și modulul de elasticitate la flexiune pe măsură ce conținutul de negru de fum din preformă crește până la 15 procente în greutate.