Что такое карбид кремния?

Карбид кремния обладает очень высокой прочностью при повышенных температурах, а также большой твердостью, коррозионной стойкостью, устойчивостью к тепловым ударам и термоударам.

Реакционно связанный карбид кремния (RBSiC) производится путем инфильтрации жидкого кремния в пористые углеродные или графитовые преформы с точными размерами. Этот процесс позволяет получать изделия высокой плотности с точными размерами.

Твердость

Карбид кремния, или SiC, - это неразрушимый керамический материал, способный выдерживать высокие температуры, химическую коррозию и механический износ. Будучи одним из наиболее часто используемых абразивных зерен со средней твердостью по шкале Мооса 9, сравнимой с алмазом, SSiC обладает превосходной эрозионной стойкостью и термической стабильностью - идеальное решение для приложений, требующих высокой скорости и допусков при обработке.

Спеченный и реакционно связанный карбид кремния - это две основные формы карбида кремния. Реакционно-связанные разновидности, как правило, более плотные, но обладают меньшей пластичностью и прочностью; производство включает в себя инфильтрацию пористых металлических или керамических тел жидким кремнием для реакции с присутствующими молекулами углерода, заполнения пор и последующего спекания с образованием плотных твердых масс.

Спеченный карбид кремния (SSiC) производится путем прессования и спекания порошка a-SiC со спекающими добавками в цельный материал, обычно для применений, требующих высокого уровня прочности и твердости. SSiC выпускается в различных формах и размерах для удовлетворения потребностей различных отраслей промышленности.

Спекание - это термохимическая реакция, в ходе которой частицы порошка соединяются в один сплошной кусок материала, образуя единую однородную деталь при относительно низких температурах и коротком времени спекания. Это делает SSiC экономичным материалом с более высокими механическими свойствами и химической стойкостью, чем при производстве чистого CVD a-SiC.

Устойчивость к коррозии

Карбид кремния обладает превосходной химической стойкостью к агрессивным средам, таким как соляная и серная кислоты. Кроме того, его уникальная структура образует защитный поверхностный слой, обеспечивающий максимальную защиту. Это объясняет его высокую эффективность в отношении щелочей (например, поташа и каустической соды), а также окислительных кислот, таких как азотная кислота. Такая устойчивость объясняется присущими ему свойствами, которые создают пассивирующий слой на его поверхности.

Этот слой препятствует прямому контакту подложки с агрессивными веществами и диффузии кислорода через него, что значительно снижает скорость коррозии. Его состав и толщина зависят от таких факторов, как материал, из которого он изготовлен, а также от температуры воздействия или непосредственной химической среды, в которой находятся компоненты.

Реакционно связанный карбид кремния (RB SiC) превосходит обычный спеченный карбид кремния (SSiC). Произведенный путем инфильтрации жидкого кремния в пористые углеродные или графитовые преформы, RB SiC обладает превосходной твердостью и прочностью, а также хорошей стойкостью к тепловому удару и коррозии.

Кроме того, RB SiC продемонстрировал исключительную прочность на сжатие, растяжение и изгиб благодаря своей высокоплотной микроструктуре и низкой температуре обработки, достигнутой путем реакционного спекания. Кроме того, прочность на изгиб увеличивалась по мере уменьшения остаточного размера кремния; при контроле размера частиц кремния менее 100 нм для получения оптимальных результатов испытаний было достигнуто более 1000 МПа.

Теплопроводность

Карбид кремния (SiC) - один из самых твердых керамических материалов, обладающий превосходной износостойкостью, термостойкостью и теплопроводностью. Кроме того, устойчивость SiC к коррозии и тепловым ударам делает его непревзойденным по сравнению с любыми другими материалами на рынке. SiC, изготовленный методом реакционного склеивания или прямого спекания, обладает меньшей твердостью, но является экономически эффективным и более простым в работе, чем его аналог, полученный прямым спеканием.

Теплопроводность SiC сильно зависит от способа спекания и использования добавок. Например, SiC, спеченный с добавкой 9 вес% Y2O3-Er2O3, имеет гораздо более низкое удельное электрическое сопротивление по сравнению с образцами без этой добавки, что, вероятно, связано с большим количеством вакансий и кристаллографических дефектов в его фазе, которые снижают теплопроводность.

Спекающие добавки добавляются в SiC-порошок перед спеканием, чтобы увеличить плотность готового продукта и тем самым повысить его плотность. Однако, к сожалению, их добавление может повысить температуру спекания и снизить прочность на изгиб; в результате необходимо найти баланс между теплопроводностью и прочностью на изгиб SiC-керамики. Этого можно достичь путем выбора соответствующих спекающих добавок и соответствующей адаптации процесса спекания; кроме того, чистые границы зерен помогают увеличить теплопроводность, так как они помогают уменьшить потери тепла между зернами и пустотами, тем самым увеличивая теплопроводность, уменьшая потери тепла между зернами/пустотами, тем самым дополнительно увеличивая теплопроводность; кроме того, чистые границы зерен также помогают увеличить теплопроводность, уменьшая потери тепла между зернами/пустотами, что в конечном итоге приводит к большей теплопроводности между зернами/пустотами, тем самым увеличивая теплопроводность керамики.

Химическая стойкость

SiC известен своей устойчивостью к коррозии в различных химических средах. В основном это происходит благодаря образованию на его поверхности оксидного слоя, который защищает его от прямого контакта с любыми потенциально агрессивными химическими веществами, при этом он является инертным материалом с очень низкой химической реактивностью, что еще больше повышает его устойчивость.

Безнапорная спеченная керамика из карбида кремния обладает самой высокой коррозионной стойкостью среди неоксидной керамики, выдерживая воздействие всех распространенных кислот (соляной, серной, бромной и плавиковой), всех оснований (аминов калия и каустической соды), а также окислительных сред, таких как азотная кислота. Однако по износостойкости он не дотягивает до карбидов вольфрама, сцементированных кобальтом и хромом, в то время как алмаз обеспечивает более высокую защиту от износа.

Реакционно связанный карбид кремния, возможно, не обладает такой высокой коррозионной и абразивной стойкостью, но его высокая твердость, прочность при повышенных температурах и теплопроводность делают его пригодным для уплотнительных поверхностей, деталей насосов и других высокопроизводительных применений. Кроме того, он обладает одним из самых низких коэффициентов теплового расширения среди неоксидной керамики, что обеспечивает оптимальную производительность в различных промышленных условиях.

Junty предлагает широкий выбор спеченных марок карбида кремния для улучшения трибологических свойств механических уплотнений, режущих инструментов, износостойких колец и седел клапанов. Наши опытные сотрудники будут тесно сотрудничать с вами, чтобы выбрать подходящий сорт - реакционно-связанный или непосредственно спеченный карбид кремния - для вашего применения.