Carbură de siliciu recristalizată

Carbură de siliciu este un material din ce în ce mai popular în diverse sectoare industriale datorită proprietăților sale mecanice și electrice impresionante, în special datorită coeficientului său redus de dilatare termică și caracteristicilor sale de rezistență. Datorită acestor proprietăți, este un material ideal pentru fabricarea oglinzilor de telescop.

Se prezintă o metodă de producere a carburii de siliciu recristalizate, care constă în reducerea carbotermică. Acest proces implică încălzirea unui corp format prin matrițare la 2000 de grade Celsius în două sau mai multe ore.

Rezistența la temperaturi ridicate

Carbură de siliciu recristalizată (RSiC) este o ceramică tehnică avansată utilizată în aplicații de înaltă performanță, precum ingineria aerospațială. RSiC prezintă proprietăți chimice și mecanice excepționale la temperaturi extreme de utilizare; microstructura sa este formată din granule interconectate, de formă plată, care îi conferă o rezistență mecanică ridicată, tenacitate, rezistență la uzură și un coeficient redus de dilatare termică, precum și o bună rezistență la coroziune. Este extrem de durabil.

Există diverse metode de producere a ceramicii dense din SiC, printre care recristalizarea, sinterizarea prin reacție, sinterizarea în fază lichidă, presarea la cald și sinterizarea izostatică la cald. Deși unele dintre aceste procese utilizează aditivi de sinterizare care afectează puritatea ceramicii, toate metodele produc ceramică densă cu performanțe termice excelente într-un interval larg de temperaturi.

SiC se distinge de materialele refractare tradiționale prin rezistența la temperaturi ridicate și durabilitatea sporită în medii extreme, ceea ce îl face ideal pentru aplicații din industria ceramică. Datorită rezistenței sale superioare și a rezistenței la oxidare, ceramica densă din SiC este alegerea preferată pentru utilizarea ca accesorii de cuptor și elemente pentru arzătoare cu gaz, precum și pentru filtrele de particule diesel; în plus, aceasta poate fi întâlnită chiar și în armurile balistice de înaltă performanță, pentru protecție împotriva amenințărilor actuale și a celor emergente.

Rezistență la temperaturi ridicate

Carbură de siliciu recristalizată (RSiC) este un material ceramic refractar avansat, destinat utilizării la temperaturi ridicate, cu proprietăți superioare de rezistență la șocuri termice. Ca atare, RSiC poate fi utilizat într-o gamă largă de aplicații, precum arzătoare cu gaz, filtre de particule diesel și schimbătoare de căldură. Datorită rezistenței chimice și la oxidare excepționale, precum și rigidității care rezistă la fluctuațiile de dilatare/contracție termică, RSiC excelează în numeroase utilizări industriale.

Pe lângă faptul că este un material extrem de durabil, RSiC se remarcă prin rezistența sa excepțională la temperatura camerei. Poate fi modelat cu ușurință în forme complexe, rezistând în același timp la eroziunea provocată de flacără și la atacul zgurii, precum și la abraziune și îndoire – ba chiar acționează ca un izolator electric!

RSiC este compus din pulbere de carbură de siliciu, carbon și un material liant, amestecate între ele și apoi turnate într-o matriță pentru a fi sinterizate la temperaturi ridicate, în scopul obținerii unui material RSiC pur. Prin acest proces, pulberea se recristalizează, în timp ce materialul liant se disipă, lăsând în urmă materialul RSiC pur.

RSiC este unul dintre materialele de primă calitate utilizate în aplicații la temperaturi ridicate. Datorită rigidității sale și rezistenței la coroziune și oxidare, acesta reprezintă o alegere excelentă pentru accesoriile de cuptor, precum tije, plăci de susținere și piese cu forme speciale. În plus, acest material poate fi prelucrat în forme poroase cu pori deschiși, care reduc greutatea și consumul de energie, contribuind totodată la facilitarea arderii pieselor din porțelan, pentru o utilizare mai eficientă a cuptorului dumneavoastră.

Conductivitatea la temperaturi ridicate

Carbură de siliciu se remarcă prin conductivitatea termică excepțională la temperatura camerei și prezintă un coeficient de dilatare redus, precum și rezistență la coroziunea acidă, ceea ce o face un material adecvat pentru medii ostile. Putând fi modelată în diverse forme geometrice, carbură de siliciu poate rezista, de asemenea, cu ușurință la temperaturi ridicate.

Materiale precum argila sunt utilizate în mod obișnuit pentru fabricarea componentelor pentru cuptoare, cum ar fi suporturile de ardere, plăcile de separare și rolele, care reduc sarcina asupra cuptorului, sporind în același timp gradul de utilizare și reducând costurile energetice. În plus, există forme poroase care se pot adapta cu ușurință la orice contur al pereților interiori ai cuptorului.

RSiC se distinge de celelalte materiale ceramice prin puritatea sa chimică și prin capacitatea de a-și păstra rezistența la temperaturi ridicate, ceea ce îl face un material ideal pentru utilizarea în componentele cuptoarelor pentru semiconductori. În plus, puritatea sa chimică excelentă și capacitatea de a-și păstra rezistența la temperaturi ridicate fac ca acesta să fie utilizat pe scară largă ca plăci izolante pentru cuptoare, palete și suporturi pentru tăvi de waferi. În plus, acest material versatil este utilizat ca piese structurale rezistente la uzură în cuptoarele industriale de înaltă temperatură.

Ceramica RSIC este un material SiC de înaltă puritate, cu o structură poroasă în rețea, obținut printr-un proces de evaporare-coagulare și ars la 2400 °C. Spre deosebire de sinterizarea pulberilor, producția RSIC nu suferă contracții în timpul fazei de infiltrare; acest lucru permite fabricarea unor piese de dimensiuni foarte mari, cu toleranțe stricte în comparație cu sinterizarea pulberilor, fiind, în același timp, mai puțin costisitoare în ansamblu.

Rezistență la oxidare la temperaturi ridicate

Carbură de siliciu oferă o rezistență excepțională la oxidare la temperaturi ridicate datorită stratului protector de silice care împiedică oxigenul să reacționeze direct cu substratul său, fenomen cunoscut sub denumirea de cinetică parabolică. Din păcate, însă, procesul său este complicat de impurități și de situri de nucleație, precum aditivi impuri sau cationi, care sporesc formarea unui strat de oxid vâscos cu o permeabilitate mai mare la oxigen; în plus, rata de oxidare depinde de concentrațiile de cationi prezenți pe acoperirile sale de suprafață.

Oxidarea carburii de siliciu sinterizate poate fi modelată folosind modelul Deal-Grove, care este aplicabil în medii umede și uscate, inclusiv în cazul filmelor subțiri cu grosimi de doar câțiva nanometri. Folosind această abordare, se pot obține cu ușurință date cinetice precise pentru grosimi de până la câțiva nanometri; cu toate acestea, straturile subțiri nu pot fi reprezentate prin curbe liniar-parabolice din cauza datelor insuficiente.

Carbură de siliciu sinterizată fără presiune (PSSiC) este un material din ce în ce mai popular pentru fabricarea duzelor și a supapelor din industria nucleară, care sunt adesea expuse la condiții extreme de presiune și temperatură ridicate, abraziune și coroziune. În plus, PSiC poate fi utilizat cu succes și ca strat de protecție anticoroziv pentru conducte.

SSIC este obținut dintr-o pulbere foarte fină care conține aditivi de sinterizare, fiind apoi prelucrat prin procedee tradiționale de fabricație a ceramicii și sinterizat la 2.000 °C. Această tehnologie permite producția în serie la costuri mai mici decât în cazul metodelor tradiționale.