Prečo je rekryštalizovaný karbid kremíka najlepším žiaruvzdorným materiálom pre vysokoteplotné aplikácie

Karbid kremíka je výnimočný keramický materiál, ktorý sa bežne používa v aplikáciách vyžadujúcich vysoké teploty vďaka svojej pevnosti, odolnosti proti korózii a tepelnej vodivosti.

Rekryštalizovaný karbid kremíka sa vyrába procesom odparovania a koagulácie a vyznačuje sa otvorenou pórovitosťou 11%-15%, vďaka čomu sa ľahko zahrieva s minimálnym zmršťovaním, čím sa eliminujú mnohé nevýhody spojené s inými výrobnými metódami.

Sila

Prírodný moissanit sa nachádza len v stopových množstvách v meteoritoch, korunde alebo kimberlite; všetok komerčný SiC predávaný na celom svete sa vyrába synteticky z čistého kremíka a uhlíka taveného pri extrémne vysokých teplotách elektrickým prúdom v elektrickej peci.

Keramika z karbidu kremíka má extrémne nízky koeficient rozťažnosti, vďaka čomu je vhodná na zvládanie teplotných zmien bez praskania alebo lámania. Okrem toho sa tento materiál môže pochváliť vynikajúcou pevnosťou v ohybe a lomovou húževnatosťou, čo znamená, že dokáže odolať namáhaniu, ktoré by iné materiály mohlo rozbiť.

Vďaka svojej jedinečnej kombinácii tepelných, mechanických a chemických vlastností sa RSiC využíva v mnohých aplikáciách v rôznych priemyselných odvetviach. Možno ho nájsť v nábytku pre pece a plynové horáky; filtroch pevných častíc pre dieselové motory; tepelných výmenníkoch a tepelných ochranných vestách - kde jeho vysoká odolnosť voči nárazom umožňuje, aby sa výborne uplatnil ako nepriestrelný materiál.

Cementované karbidy (CCE) vyrobené z RSiC v kombinácii s kovmi poskytujú vyššiu špecifickú pevnosť a modul pružnosti ako čistý kryštalický SiC. Spoločnosť Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories vyrába Hexoloy, čo je pokročilý kompozit RSiC a hliníka, ktorý sa používa na výrobu ľahkých pancierových dosiek určených na odolávanie súčasným a novým balistickým hrozbám.

Tepelná vodivosť

Vynikajúca tepelná vodivosť rekryštalizovaného karbidu kremíka z neho robí vynikajúci žiaruvzdorný materiál, ktorý sa používa pri extrémne vysokých teplotách, s desaťkrát vyššou tepelnou vodivosťou ako šamotové žiaruvzdorné materiály a dá sa ľahko formovať do zložitých tvarov. Okrem toho je vďaka svojej odolnosti voči korózii a útoku trosky veľmi spoľahlivý voči útoku trosky; karbid kremíka viazaný nitridmi navyše ponúka ešte väčšiu odolnosť voči tepelným šokom a oxidácii ako verzie viazané oxidmi.

Rekryštalizovaný karbid kremíka je vďaka kombinácii svojich vlastností neoceniteľným materiálom používaným v moderných technológiách na celom svete. Od energeticky účinných LED diód a laserov až po automobily a pece; všade tam, kde sú potrebné vysoko výkonné materiály. Rekryštalizovaný karbid kremíka zohráva v týchto aplikáciách ústrednú úlohu.

Nosník z rekryštalizovaného karbidu kremíka Duratec ponúka vynikajúcu teplotnú pevnosť, nízku hmotnosť, vysokú tepelnú vodivosť, nízku mieru zadržiavania tepla a dlhú životnosť. Podporné rámy pre konštrukčné rámy v tunelových peciach, kyvadlových peciach, peciach s dvojitým valcom a iných vysokoteplotných peciach môžu výrazne zvýšiť kvalifikovanú rýchlosť výpalu výrobkov a zároveň šetriť energetické zdroje. Môže ich využívať porcelánový, sklokeramický, metalurgický a žiaruvzdorný priemysel. Môžu sa z nej vytvárať aj duté nosníky, prístrešky alebo špeciálne tvarované diely. RSiC sa môže pochváliť schopnosťou ohýbať alebo deformovať bez toho, aby sa zlomil alebo stratil tvar, odoláva teplotám až do 1620 stupňov C bez toho, aby podľahol poškodeniu alebo praskaniu, čo z neho robí vynikajúcu voľbu ako nábytok do pecí na výrobu vysokonapäťového elektrického porcelánu, sanitárneho porcelánu a sklokeramiky.

Odolnosť voči korózii

Rekryštalizovaný karbid kremíka je mimoriadne odolný materiál s vynikajúcou odolnosťou proti korózii vďaka svojej kryštalickej štruktúre, ktorá obsahuje vrstvu pasívneho oxidu, ktorý ho chráni pred kyselinami, zásadami a rozpúšťadlami, ktoré ho môžu chemicky napadnúť. Rekryštalizovaný karbid kremíka je preto vynikajúcou voľbou pre aplikácie, ako je rafinácia ropy a chemické spracovanie, pri ktorých dochádza ku každodennému pôsobeniu týchto látok.

Rekryštalizovaný karbid kremíka sa môže pochváliť vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, ako aj výnimočnou tepelnou odolnosťou, čo znamená, že dokáže dlhodobo odolávať extrémne vysokým teplotám bez straty integrity alebo štrukturálnej celistvosti. Rekryštalizovaný karbid kremíka preto našiel uplatnenie v leteckých a vojenských zariadeniach, ako sú rakety, satelity a rakety, kde jeho tepelná odolnosť pomáha zlepšiť výkon a zároveň predĺžiť životnosť zariadenia. Okrem toho sa rekryštalizovaný karbid kremíka môže používať aj v dýzach a ventiloch vozidiel, ktoré odolávajú strelám, ako sú guľky alebo rakety.

Spoločnosť Hexoloy ponúka sortiment spekaných a rekryštalizovaných produktov z karbidu kremíka (SSiC a RSiC), ktoré spĺňajú vaše presné špecifikácie, ako sú rôzne veľkosti, dĺžky a hrúbky stien vhodné pre rôzne žiaruvzdorné aplikácie. Karbid kremíka aj nitrid kremíka poskytujú vynikajúcu ochranu pred extrémnymi teplotami, abrazívnym prostredím, priamym pôsobením plameňa a inými formami poškodenia. Okrem toho majú tieto materiály vynikajúce vlastnosti odolnosti voči oxidácii a erózii, ktoré predlžujú ich životnosť v náročných prostrediach, ako aj odolnosť voči rýchlemu chladeniu a tepelným šokom. Okrem toho sa dosiahol významný pokrok v pochopení ich koróznych vlastností, pričom v súčasnosti sú k dispozícii modely, ktoré pomáhajú inžinierom navrhovať optimálne vlastnosti v zložitých prostrediach.

Elektrická izolácia

R-SiC má kryštalickú matricu, ktorá mu pomáha zachovať si pevnosť pri vysokých teplotách, a nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, ktorý minimalizuje riziko nárazov a prasklín. Preto je ideálny pre priemyselné aplikácie, ktoré zahŕňajú vysoké prevádzkové teploty.

RSiC je vďaka svojej jedinečnej kombinácii tepelných, mechanických a chemických vlastností základným materiálom v mnohých odvetviach špičkových technológií. Stal sa jedným z najspoľahlivejších materiálov na svete s neprekonateľným výkonom, ktorý naďalej inšpiruje inovácie.

Keramiku z karbidu kremíka možno vyrábať viacerými technikami vrátane odlievania, vytláčania a vstrekovania. Po výrobe sa RSiC speká v peci pri vysokých teplotách, aby sa rekryštalizoval a vytvorila sa jeho charakteristická mikroštruktúra, pričom sa súčasne odstráni akýkoľvek spojovací materiál a výsledkom je len čistý RSiC.

Polovodiče sa od vodičov líšia tým, že umožňujú reguláciu elektrického prúdu a elektromagnetického poľa, čo umožňuje konštrukciu elektronických zariadení, ktoré zosilňujú, prepínajú alebo konvertujú signály v elektrickom obvode. Najmä polovodiče SiC vykazujú vyššiu pohyblivosť elektrónov pri zvýšených teplotách a zároveň pri tých istých teplotách dochádza k menším stratám výkonu, vďaka čomu sa stali obľúbeným materiálom pre Schottkyho diódy, tranzistory a FET/MOSFET.