Reakčne viazaný karbid kremíka

Reakčne viazaný karbid kremíka je mimoriadne odolný keramický materiál, ktorý ponúka výnimočnú pevnosť proti nárazom a opotrebovaniu, odolnosť proti tepelným šokom a chemickým vplyvom.

Formulácie poréznych SiC a uhlíkových častíc sa po infiltrácii kvapalným alebo plynným kremíkom samovoľne viažu v dôsledku chemickej reakcie medzi kremíkom a uhlíkom. Kremík reaguje s uhlíkom za vzniku ďalších častíc karbidu kremíka, ktoré ďalej spájajú pôvodné častice.

Vysoká pevnosť

Reakčne viazaný karbid kremíka (RBSiC) je mimoriadne odolný keramický materiál, ktorý ponúka vynikajúcu chemickú odolnosť, pevnosť v náraze, odolnosť proti opotrebovaniu a odolnosť voči tepelným šokom. Vyrába sa infiltráciou roztaveného kremíka do pórovitých uhlíkových alebo grafitových predliskov, kde reaguje s uhlíkom za vzniku SiC, a vďaka svojej vynikajúcej pevnosti a vysokej ťažnosti je RBSiC ideálny pre procesy tvárnenia v blízkosti siete, ako je lisovanie, vstrekovanie a vytláčanie, ktoré umožňujú vytvárať veľké diely s malými toleranciami.

Nižšia tvrdosť RB SiC v porovnaní so spekaným karbidom kremíka uľahčuje jeho tvarovanie, vďaka čomu sa zložité konštrukčné diely vyrobené z tohto materiálu ľahšie ako kedykoľvek predtým tvarujú a navrhujú tak, aby chránili zariadenia pred odieraním a nárazmi, čím sa zvyšuje ich odolnosť, ako aj bezpečnosť. Okrem toho jeho odolnosť voči tepelným šokom a schopnosť rýchlo sa zotaviť z rýchlych zmien teploty z neho robí vynikajúcu voľbu materiálu na použitie v elektrárňach, oceliarňach, banských prevádzkach alebo všade tam, kde musia zariadenia fungovať pri extrémnych teplotách.

RBSiC sa vyznačuje nielen vynikajúcou pevnosťou, ale aj výnimočnou rozmerovou stabilitou a mimoriadnou odolnosťou proti korózii. Okrem toho sa RBSiC môže pochváliť extrémne nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti a zachováva si svoje mechanické vlastnosti aj pri vysokých teplotách, vďaka čomu je vhodný pre tunelové pece, hydraulické štiepacie čerpadlá a iné priemyselné použitie. Okrem toho sa tento ľahký materiál dá ľahko formovať do väčších komponentov pre aplikácie, ako sú mechanické tesnenia a tlmiče na reguláciu prietoku v banských prevádzkach.

Stabilita pri vysokých teplotách

Reakčne viazaná keramika z karbidu kremíka odoláva teplotám až do 1350 stupňov C bez toho, aby došlo k výraznej zmene rozmerov, a má vynikajúce vlastnosti chemickej odolnosti, vďaka čomu je ideálna pre aplikácie v ťažobnom priemysle, ako sú cyklóny, tlmiče na reguláciu prietoku a veľké opotrebovávané komponenty.

Reaktívna infiltrácia taveniny (RMI) uhlíkových predliskov zahŕňa ich infiltráciu tekutým kremíkom prostredníctvom reaktívnej infiltrácie taveniny (RMI). V rámci procesu RMI kvapalný kremík preniká kapilárnou silou do pórov a reaguje s amorfným uhlíkom za vzniku b-SiC. Zvyšné nezreagované uhlíkové častice a nezreagovaný uhlík sa zušľachťujú prostredníctvom viacfázového uhlíka, čím sa ďalej zjemňuje pórovitosť a znižuje sa tvorba ostrovčekov v rámci RB-SiC v rámci tvorby siete s vynikajúcimi rozmerovými toleranciami.

Reakčne viazaný karbid kremíka prekonáva spekaný karbid kremíka tým, že má vyššiu tepelnú vodivosť a nižší koeficient rozťažnosti pri vysokých teplotách, vďaka čomu je vhodnejší na aplikácie, v ktorých prevládajú vibrácie, nárazy, odieranie alebo tepelné šoky. Vďaka tomu je karbid kremíka viazaný reakciou ideálnou voľbou materiálu v prostrediach, ako sú priemyselné strojárske dielne.

Reakčne viazaný karbid kremíka ponúka vynikajúcu odolnosť voči vysokoteplotnej korózii, ako aj pasívnej a aktívnej oxidácii, vďaka čomu je vhodný na výrobu veľkorozmerných súčiastok so svojou rozmerovou stabilitou, vysokou pevnosťou, chemickou odolnosťou a odolnosťou voči oderu. Možno ho ľahko formovať do rôznych tvarov a veľkostí. Vďaka svojej tvarovateľnosti je obzvlášť vhodný na výrobu veľkých a zložitých komponentov.

Odolnosť voči tepelným šokom

Reakčne viazaný karbid kremíka (RB SiC) má vynikajúcu odolnosť proti teplotným šokom, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie, kde sú bežné extrémne teploty. Je to spôsobené jeho nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti, čo znamená, že sa pri rýchlych zmenách teploty výrazne nerozťahuje ani nezmenšuje. Okrem toho sa môže pochváliť jednou z najvyšších hodnôt tvrdosti medzi technickými materiálmi, vďaka čomu je RB SiC neuveriteľne tvrdý a odolný.

RB SiC dobre odoláva nárazom, vďaka čomu je vynikajúcou voľbou materiálu pre mechanické tesnenia, výstelky potrubí, mechanické komponenty, tlmiče na reguláciu prietoku a väčšie opotrebované komponenty v ťažobnom priemysle a ťažkých strojoch. Vyrába sa vstrekovaním roztaveného kremíka do poréznych uhlíkových alebo grafitových predliskov a reakciou s uhlíkom za vzniku karbidu kremíka; tvary a veľkosti sa môžu prispôsobiť v závislosti od špecifických požiadaviek na aplikáciu.

She et al. vykonali testy karbidu kremíka RB s cieľom vyhodnotiť jeho odolnosť voči tepelným šokom, a to vyhodnotením jeho pevnosti v štvorbodovom ohybe po vystavení zvýšeniu teploty z izbovej teploty až na 1 000 stupňov Celzia. Ich zistenia ukázali, že tepelné namáhanie spôsobuje poruchy v keramike viazanej vláknami s trhlinami šíriacimi sa medzi vláknitými prvkami a cez ich rozhrania; ich zdroje uhlíka použité počas reakčného spekania, ako sú uhlíkové sadze alebo hrubý mikrosférický grafitovaný uhlík, určovali správanie materiálu.

Chemická odolnosť

Reakčne viazaný karbid kremíka (RB SiC) je keramický materiál s vysokou hustotou a vynikajúcimi vlastnosťami odolnosti voči chemickým látkam a koróznemu poškodeniu vrátane kyselín, zásad a rozpúšťadiel, ako aj odolnosti voči koróznemu poškodeniu. Vďaka svojmu nízkemu koeficientu rozťažnosti môže byť prispôsobený pre mnohé tvary a veľkosti vrátane mechanických tesnení, tlmiviek na reguláciu prietoku, čerpadiel a veľkých komponentov podliehajúcich opotrebovaniu, ktoré sa bežne vyskytujú v banských cyklónových aplikáciách.

Karbid kremíka vyrobený infiltráciou pórovitých uhlíkových alebo grafitových predliskov tekutým alebo plynným kremíkom je pevnejší a má lepšiu tepelnú stabilitu ako spekané druhy. Preto je táto forma ideálna pre aplikácie, ktoré vyžadujú nižšiu tvrdosť, ale vyššiu teplotnú stabilitu.

Korózne poškodenie RB SiC keramiky je minimálne, s vynikajúcou odolnosťou voči oxidácii, kyseline chlorovodíkovej, kyseline sírovej, kyseline hydrobrómovej a silným zásadám. Okrem toho jej nízka priepustnosť pomáha dosiahnuť výnimočnú chemickú odolnosť.

Spekaný karbid kremíka je zvyčajne drahší ako RB SiC; môže však byť užitočný v aplikáciách, kde sú prijateľné nízke úrovne tvrdosti, ale vyžaduje sa lepšia tepelná stabilita. RB SiC ponúka väčšiu výrobnú flexibilitu a je cenovo výhodnejší ako spekaný karbid kremíka.