Karbid kremíka viazaný nitridom

NBSiC sa môže pochváliť vysokou nosnosťou pri zvýšených teplotách, ako aj odolnosťou voči kyselinám, roztaveným soliam a halogénom. Okrem toho sa tento výrobok s nízkou hmotnosťou dá tvarovať do zložitých tvarov, aby rôznymi spôsobmi nahradil kovové diely.

Materiál sa vyznačuje vynikajúcou odolnosťou proti krehkému praskaniu a nárazovému opotrebovaniu. Okrem toho má guma lepšiu odolnosť proti abrazívnemu opotrebovaniu ako oceľ v každom type pôdy.

Sila

Keramika NBSiC ponúka vynikajúcu mechanickú pevnosť pre aplikácie v abrazívnom prostredí, ako aj chemickú inertnosť a odolnosť voči kyselinám. Okrem toho má tento žiaruvzdorný materiál vynikajúcu tepelnú stabilitu, čo znamená, že odoláva vysokým teplotám bez toho, aby praskal alebo degradoval, takže je vhodný na ochranu termočlánkov pred drsným prostredím alebo na vytváranie výmuroviek pecí.

Pevnosť je daná rozložením veľkosti zŕn a prítomnosťou častíc nitridu kremíka medzi zrnami karbidu kremíka. Tribologická odolnosť proti opotrebovaniu klesá s rastúcou veľkosťou zŕn. V prípade NBSiC vytvára nitrid kremíka medzi veľkými zrnami jemné pórové štruktúry, ktoré umožňujú výstužnej fáze opätovne atakovať obrusované povrchy a znižovať zaťaženie jednotlivých zŕn.

NBSiC sa dá formovať do zložitých tvarov pomocou Blaschovho procesu na použitie v žiaruvzdorných aplikáciách, pretože sa ľahko formuje. Pri tvarovaní do komponentov má presnosť až niekoľko mikrónov. Okrem toho NBSiC vykazuje výnimočnú odolnosť proti opotrebovaniu pri extrémnych teplotách, ako aj proti opotrebovaniu časticami pôdy, pričom prekonáva dokonca aj špeciálne ocele určené špeciálne na prácu s pôdou, pričom pri skúškach opotrebovania vykazuje deväťkrát menšiu intenzitu opotrebovania v podmienkach stredne ťažkej pôdy a až 1,2-krát menšiu intenzitu opotrebovania v podmienkach ťažkej pôdy, ako ukázali skúšky ocele.

Húževnatosť

Karbid kremíka viazaný nitridom je moderný žiaruvzdorný materiál s vynikajúcou húževnatosťou, odolnosťou proti oderu a pevnostnými vlastnosťami. Dokáže odolávať extrémnym teplotám, pričom zostáva mimoriadne stabilný s obmedzenou rýchlosťou lineárnej expanzie a kontrakcie, ako aj s vlastnosťami odolnosti voči tepelným šokom. Karbid kremíka viazaný nitridom možno často vidieť v železiarskych vysokých peciach (najmä v spodných častiach komína, brucha a bôši), v aplikáciách na výrobu keramiky, ako aj na iné priemyselné účely.

Karbid kremíka (SiC drvina a kovový kremíkový prášok) sa vyrábajú procesom nitridácie, pričom sa miešajú a vypaľujú pri vysokých teplotách v prostredí bohatom na dusík, aby sa vytvorili reakčne spojené zrná karbidu kremíka do hustých keramických materiálov so silnými väzbami podobnými oceli používanej na výrobu keramiky.

Štúdie karbidu kremíka s nitridovou väzbou preukázali jeho vyššiu účinnosť pri znižovaní abrazívneho opotrebenia ako pri oceli v rôznych pôdnych podmienkach, keď sa porovnával s jeho výkonom voči oceli, bórovej oceli a C+ Cr + Nb výplňovému zvaru v rôznych aplikáciách. Okrem toho sa zistilo, že distribúcia veľkosti zŕn priamo ovplyvňuje jeho odolnosť proti opotrebovaniu a odolnosť tohto materiálu proti opotrebovaniu.

So zmenšujúcou sa veľkosťou zŕn karbidu kremíka viazaného nitridom sa zvyšuje jeho odolnosť proti opotrebovaniu a stáva sa ideálnym materiálom na výrobu súčiastok na spracovanie zeminy.

Odolnosť voči vysokým teplotám

Karbid kremíka viazaný nitridom vykazuje vynikajúcu stabilitu, mechanickú pevnosť a lomovú húževnatosť pri teplotách vyšších ako 1375 °C (teplota topenia kremíka). Spoločnosť Silcarb používa na výrobu keramiky NBSIC pokročilý výrobný proces nazývaný odlievanie/lisovanie s následným vypálením v prostredí s kontrolovaným obsahom kyslíka, aby sa dosiahla maximálna možná prevádzková teplota. Karbid kremíka viazaný nitridmi nachádza viacero priemyselných využití vrátane bočných stien nábytku pecí na tavenie hliníka alebo spodných komínov vo vysokých peciach.

Tento materiál ponúka vynikajúcu odolnosť proti korózii v rôznych prostrediach, od suchého vzduchu až po roztavené soli a kovy, ako aj v zložitých prostrediach, ako je uhoľný popol a trosky. Karbid kremíka s nitridovou väzbou by dokonca mohol v určitých prípadoch nahradiť oceľ ako vhodnú voľbu.

Karbid kremíka viazaný nitridom ponúka pôsobivú odolnosť proti opotrebovaniu v abrazívnych podmienkach pôdy. Štúdie preukázali, že je až deväťkrát odolnejší ako špeciálne ocele používané na obrábanie pôdy a viac ako dvakrát odolnejší ako oceľ obsahujúca bór, ktorá sa používa ako výplňový zvar na oceľ 38GSA. Výkonnosť v ľahkých pôdnych podmienkach často prevyšovala stredne ťažké a ťažké podmienky; obzvlášť výhodné sú ľahké oproti stredne ťažkým podmienkam.

Odolnosť proti korózii

Karbid kremíka viazaný nitridom sa často používa v aplikáciách, ktoré vyžadujú pevnosť, húževnatosť a tepelnú stabilitu. Tento materiál sa často vyskytuje v opotrebovaných dieloch, ložiskách a dýzach na účely odolnosti proti opotrebovaniu; okrem toho sa často používa v leteckom a automobilovom priemysle vrátane komponentov plynových turbín, častí motorov a výmenníkov tepla vďaka jeho vynikajúcim vlastnostiam pri vysokých teplotách.

Nitrid v spojovacej fáze poskytuje ochranu pred koróziou horúcimi plynmi, roztavenými soľami a kovmi. Materiály často dostávajú dodatočnú vrstvu oxidu kremičitého, aby sa ďalej zvýšila ich odolnosť proti korózii, pričom karbid kremíka chráni pred eróziou a zároveň zlepšuje celkovú odolnosť proti korózii. Nitrid tiež prispieva k odolnosti voči tepelným šokom, takže sa môžu účinne používať pri aplikáciách, ktoré zahŕňajú rýchle zmeny teploty.

Žiaromateriály z karbidu kremíka viazaného dusíkom (NBC) sa často používajú v náročných prevádzkových podmienkach ako náhrada zliatin a iných foriem žiaruvzdorných materiálov, napríklad legovaných materiálov. Medzi bežné príklady patria cyklónové vložky pre závody na spracovanie minerálov, ako aj súčasti čerpadiel, obloženia ventilov, hrdiel a dýz vyrobené z liatych žiaruvzdorných materiálov obsahujúcich NBC.

Dusíkom viazané tehly z karbidu kremíka majú početné uplatnenie v oceliarskych a neželezných metalurgických peciach na použitie ako bočné steny a spodné komíny hliníkových taviacich kotlov, vysokých pecí, nábytku pecí a vysokých pecí. K ich vlastnostiam patrí vynikajúca odolnosť proti nárazu, možnosť jednoduchého tvarovania do zložitých tvarov a výnimočná odolnosť proti oderu.