Шарики из карбида кремния

Шарики из карбида кремния предназначены для работы в жестких условиях и находят применение в самых разных областях - от подшипников и энергетических систем до прецизионного производства полупроводников.

Карборунд встречается в природе в виде минерала муассанита, но массово производится с 1893 года для использования в качестве абразивного материала и сырья в сталелитейном производстве.

Твердость

Карбид кремния (SiC) - это исключительно твердый, термостойкий и устойчивый к давлению материал, используемый в шлифовании и полировке, режущих инструментах, насосах и клапанах для аэрокосмической промышленности, насосах и клапанах, а также в морской технике, например, при химической обработке. Керамические шарики SiC обладают исключительной стабильностью и гладкой поверхностью, обеспечивающей легкое вращение, при этом они соответствуют точным спецификациям и допускам, а также устойчивы к воздействию высоких температур. Они являются хорошим вариантом для использования в морской среде или при химической обработке, поскольку устойчивы к коррозии.

Керамические шарики SiC обладают более высокой прочностью на разрыв, чем стальные или алюминиевые, они более твердые, легкие и износостойкие. Кроме того, они проще в обслуживании, чем металлические подшипники, выдерживают температуры без деградации или потери производительности - идеально подходят для высокоскоростных применений в жестких условиях эксплуатации и доступны в различных формах и размерах.

Эти керамические шарики SiC создаются путем спекания гранул материала для получения плотных керамических шариков, которые более чем в 10 раз тверже природного алмаза и могут быть обработаны на стандартном оборудовании. Их стехиометрия может быть даже изменена для повышения биосовместимости, что открывает новые возможности для использования, например, в устройствах для восстановления костей в медицине.

SiC не только устойчив к истиранию, но и является исключительным теплопроводником, а также способен поглощать энергию; благодаря более высокой температуре плавления, чем у стали, SiC подходит для высокотемпературных применений и является альтернативой для снижения затрат в ряде отраслей промышленности.

Этот высокоэффективный материал является бесценным активом в сталелитейном производстве. Используемый в качестве раскислителя в электрических печах, он помогает уменьшить количество шлака, повышая температуру производства стали и сокращая время плавки, что в конечном итоге повышает производительность и улучшает качество. Кроме того, его безопасное использование делает его более экологичным по сравнению с конкурирующими раскислителями, предоставляя еще одно средство для расширения производства стали при улучшении качества.

Устойчивость к коррозии

Карбид кремния (SiC) - это современный керамический материал, обладающий твердыми и прочными свойствами, что делает его пригодным для многочисленных промышленных применений. Кроме того, SiC обладает отличной коррозионной стойкостью и устойчивостью к перепадам температур, что делает его отличным выбором в таких отраслях, как производство электроэнергии, аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение и нефтехимия.

Коррозионная стойкость - одно из ключевых свойств материалов, используемых в суровых условиях. Карбид кремния хорошо противостоит коррозии в различных условиях, от кислот, щелочей и солей до аноксии и даже водных отложений. Плотная упаковка SiC создает прочные связи между атомами кремния и углерода, что обусловливает его исключительную прочность.

Углепластик (CFRP) обладает высокой стойкостью к истиранию, что делает его отличным выбором для использования в жестких условиях, например, в автомобильных тормозах и сцеплениях. Кроме того, его можно соединять с другими материалами для создания высокопрочных конструкций, таких как автомобильные тормоза и муфты; углеродное волокно также может выступать в качестве изолятора для снижения теплопередачи в электростанциях.

Превосходная термостойкость и низкий коэффициент расширения карбида кремния делают его отличным материалом для использования в высокотемпературных средах, таких как выплавка металлов и нефтехимическое производство, где высокое давление и температура могут повредить другие материалы. Карбид кремния способен выдерживать экстремальные температуры, не подвергаясь непоправимому разрушению, что роднит его с такими керамическими материалами, как фарфор.

Известно, что SiC демонстрирует впечатляющую устойчивость к гидротермальной коррозии в восстановительных средах, согласно одному исследованию, в котором оценивались четыре типа соединений пластин SiC с SiO2: диффузионное соединение металлов с молибденовой или титановой прослойкой, реакционное спекание с использованием системы Ti-Si-C и спекание нанопорошка. Все соединения выдерживали гидротермальную коррозию в течение пяти недель без рецессии слоев склеивания или рецессии, вызванной рецессией слоев склеивания тетраэдрической связью, которая вызвала такое поведение; результаты показывают, что этот метод более устойчив к гидротермальной коррозии, чем методы химического склеивания.

Устойчивость к высоким температурам

Карбид кремния - один из самых твердых материалов, выдерживающий высокие температуры и давление без растрескивания под нагрузкой. Поэтому он уже давно используется в подшипниках и других промышленных устройствах, требующих исключительной прочности. Кроме того, устойчивость карбида кремния к коррозии и абразивному износу делает его идеальным для работы в суровых условиях; к тому же, его легкая конструкция означает снижение вибрации при улучшении рабочих характеристик.

Уникальные свойства карбида кремния сделали его ключевым материалом в нескольких отраслях промышленности, включая автомобильную, аэрокосмическую и энергетическую. Карбид кремния можно найти в керамических пластинах пуленепробиваемых жилетов, автомобильных тормозах и сцеплениях, а также в электронных устройствах, работающих при высоких температурах. Кроме того, в авиационных двигателях и системах космических аппаратов часто используются компоненты из карбида кремния. Высокая термостойкость и прочность обеспечивают износостойкость, что делает карбид кремния отличным материалом для покрытий и износостойких компонентов.

Зеркальный материал из карбида кремния идеально подходит для астрономических телескопов благодаря низкому тепловому расширению, высокой твердости и жесткости. Из него можно создавать зеркала размером до 3,5 метров (11 футов). Кроме того, уникальные свойства карбида кремния позволяют ему сохранять форму в экстремальных условиях окружающей среды и не терять ее с течением времени.

Химическая инертность карбида кремния позволяет использовать его в медицине в самых разных областях. Его химическая стабильность означает, что он может выдерживать процессы стерилизации без ухудшения свойств и биосовместимости, что делает его фантастическим выбором материала для хирургических инструментов, требующих высокой прочности и коррозионной стойкости.

Производство карбида кремния очень сложное и требует экспертных знаний и мастерства. При использовании передовых технологий спекания, таких как химическое осаждение из паровой фазы, получается порошок карбида кремния с контролируемым распределением частиц по размерам, что приводит к улучшению механических свойств, таких как микротвердость, прочность на изгиб и вязкость разрушения. Карбид кремния также может использоваться в качестве антиоксиданта в процессе производства стали, чтобы помочь сохранить полезные оксиды металлов, которые в противном случае были бы потеряны; эта передовая технология повышает эффективность и сокращает время, необходимое для производства стали.

Устойчивость к истиранию

Карбид кремния, чаще называемый карборундом или SiC, - это неорганическое химическое соединение, состоящее из кремния и углерода, которое встречается в природе в виде драгоценного камня муассанита. Порошкообразные или кристаллические формы этого твердого химического материала также производятся для применения в таких областях, где требуется высокая прочность, например, в пуленепробиваемых жилетах, подшипниках, керамических пластинах в автомобильных тормозах/муфтах, а также в датчиках/переключателях благодаря высокой электропроводности.

Карбид кремния выделяется среди обычных материалов широкой полосой пропускания, что делает его идеальным для применения в высокоэффективной энергетике, а также в областях, требующих высокой термостойкости и защиты от коррозии - например, в аэрокосмической, автомобильной, энергетической и нефтегазовой промышленности.

SiC широко известен своей исключительной устойчивостью к истиранию. Будучи значительно тверже стали, SiC обеспечивает долговременную и прочную работу в промышленных условиях, а его немагнитные характеристики делают его безопасным для чувствительных электронных приложений.

SiC известен тем, что он одновременно прочный и легкий. Это делает его идеальным для применения в тех случаях, когда для чувствительных к весу приложений требуется повышенная производительность; его легкость снижает нагрузку на системы оборудования, повышая эффективность и увеличивая срок службы. Кроме того, меньшая плотность SiC делает его привлекательным решением.

Благодаря своей кристаллической структуре и большой площади поверхности SiC обладает отличной износостойкостью, но эту стойкость можно еще больше повысить, нанеся сверху покрытие из алмазоподобного углерода (DLC). Это может увеличить стойкость к истиранию до 10 раз!

Абразивные свойства карбида кремния зависят от нескольких факторов, включая его химическую стабильность, механические свойства и устойчивость к тепловому удару. Кроме того, устойчивость карбида кремния к высоким температурам и давлению делает его пригодным для использования в аэрокосмической, автомобильной и нефтегазовой промышленности, а также в процессах стерилизации и стерилизационных процедурах, что делает его отличным выбором для медицинских инструментов и оборудования.

Для эффективного измельчения частиц карбида кремния перед изготовлением была предложена новая технология шарового фрезерования. При этом используются шарики разного размера, что позволяет изменять размеры частиц, улучшая морфологию и микроструктуру, а также снижая расход энергии при фрезеровании.