Rekryštalizovaný karbid kremíka

Rekryštalizovaný karbid kremíka (RSiC) ponúka výnimočnú pevnosť pri vysokých teplotách a odolnosť proti oderu, vďaka čomu je vhodným materiálom pre celý rad aplikácií. Vďaka svojej jedinečnej mikroštruktúre rekryštalizovaný SiC prekonáva reakčne spekaný alebo beztlakovo spekaný SiC z hľadiska tepelných, mechanických a chemických vlastností.

RSiC sa vyrába odlievaním, vytláčaním alebo vstrekovaním a potom sa na použitie zahrieva na vysoké teploty.

Vysoká pevnosť

Karbid kremíka je mimoriadne tvrdá a odolná keramika s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami a vysokou odolnosťou proti korózii, vďaka čomu je široko použiteľná v leteckom a vojenskom priemysle a v iných oblastiach na zvýšenie výkonu zariadení a zlepšenie ich používania.

Rekryštalizovaný karbid kremíka (RSiC) na rozdiel od väčšiny keramiky SiC vykazuje počas spekania minimálne zmrštenie a možno ho formovať do mnohých geometrických tvarov. Okrem toho jeho pevnosť zostáva prakticky konštantná aj pri veľmi vysokých teplotách, pričom odoláva obrovskému zaťaženiu.

RSiC možno vyrobiť rôznymi výrobnými technikami vrátane odlievania, vytláčania a vstrekovania. Je ideálny na rôzne aplikácie v oblasti nábytku do pecí, od jednoduchých tyčí až po zložité konštrukčné diely, a to vďaka svojej vynikajúcej tepelnej vodivosti a odolnosti voči oxidačnej korózii tepelným šokom a pevnosti za tepla - dokonca prekonáva nitridové žiaruvzdorné materiály SiC viazané oxidmi!

Vysoká odolnosť proti korózii

Rekryštalizovaný karbid kremíka je inertná pórovitá spekaná keramika s vynikajúcimi komplexnými vlastnosťami, ktorá našla uplatnenie vo viacerých oblastiach, napríklad v nábytku pecí, médiách plynových horákov a filtroch pevných častíc. Vďaka svojej vynikajúcej vysokoteplotnej tuhosti a vlastnostiam odolnosti voči korózii predstavuje rekryštalizovaný karbid kremíka vynikajúci konštrukčný materiál vhodný do prostredia s vysokou teplotou.

Odolnosť proti korózii závisí od viacerých faktorov vrátane chemického prostredia útoku a reakčných sekvencií v rámci oxidovej vrstvy materiálu. Mechanické namáhanie môže túto stabilitu oxidovej vrstvy zmeniť. Malé množstvá ytria, hafnia a kovov vzácnych zemín môžu zlepšiť odolnosť voči cyklickej oxidácii, odolnosť voči erózii a korózii a odolnosť voči odletujúcim oxidom.

Rekryštalizovaný karbid kremíka ponúka nielen vysokú pevnosť, ale aj veľmi nízke zmrštenie. Vďaka tomu je možné vyrábať veľké diely s presnými rozmermi bez problémov s vnútorným napätím alebo povrchovou koróziou. Priložením napätia na jeho povrch sa z neho môže stať antikorózna fólia bez potreby špeciálnych zdrojov energie; namiesto toho fólia generuje dostatok tepla na účinné zničenie zdroja korózie.

Vysoká tepelná vodivosť

Spekaný karbid kremíka sa od väčšiny keramiky líši vysokou tepelnou vodivosťou a nízkou hustotou, čo z neho robí vynikajúci materiál pre elektrické aplikácie vrátane chladiacich potrubí a ochranných bariér. Okrem toho je vďaka svojej odolnosti voči vibráciám a chemikáliám vhodný na vibrácie motorov, ako aj na chemické znečistenie.

Chemicky odolná guma sa často používa pri výrobe mechanických tesnení a čerpadiel vďaka svojej mimoriadnej odolnosti proti opotrebovaniu, oderu a korózii. Okrem toho tento materiál odoláva vysokorýchlostným projektilom, ako sú guľky a črepiny vystreľované z vozidiel, a nachádza sa aj v tesneniach dieselových motorov automobilov. Tento univerzálny materiál sa využíva aj v tryskách a ventiloch vďaka jeho chemickým vlastnostiam a odolnosti voči opotrebovaniu.

RSiC sa od tradičných žiaruvzdorných materiálov odlišuje niekoľkými výnimočnými vlastnosťami, ktoré ho odlišujú, ako je vysoká pevnosť nitridovej väzby, nízka tepelná rozťažnosť a čisté rozhranie. Okrem toho je výroba jednoduchá, pretože RSiC sa dá ľahko formovať do rôznych tvarov.

Vysoká odolnosť voči tepelným šokom

Vysoká tepelná vodivosť karbidu kremíka a jeho nízka tepelná rozťažnosť mu umožňujú odolávať tepelným šokom spôsobeným polovodičovými elektronickými zariadeniami, čím sa predlžuje jeho životnosť a umožňuje mu odolávať vysokým teplotám a napätiam.

Karbid kremíka sa môže pri pôsobení vody formovať do dvoch polymorfov: alfa (a-SiC) s wurtzitovou kryštálovou štruktúrou a beta (b-SiC) s kryštálmi zinku blende. Z týchto dvoch foriem beta SiC ponúka väčšiu odolnosť voči korózii a oxidačným útokom, takže b-SiC je vhodnejší.

Techniky odparovania a konglomerácie môžu produkovať vysoko poréznu keramiku karbidu kremíka s otvorenými pórmi 11%-15% a veľkosťou zŕn medzi 100 pm a 500 pm, známu ako RSIC. Tento materiál sa môže pochváliť vynikajúcou MOR pri izbovej teplote, ako aj odolnosťou voči teplotnému šoku pri 300 stupňoch Celzia, nízkym zmršťovaním počas spekania, ako aj tým, že je použiteľný v rôznych aplikáciách vrátane nábytku do pecí - čo je obrovská výhoda oproti hustým materiálom z oxykarbidu kremíka, ktoré nemajú odolnosť voči teplotným šokom a schopnosť MOR.

Vysoká elektrická izolácia

Rekryštalizovaný karbid kremíka vyniká ako elektroizolačný materiál s neprekonateľnými elektroizolačnými vlastnosťami, ktorý odoláva vysokým teplotám bez toho, aby praskal pod tlakom a bol poškodený koróziou alebo kyslou koróziou - ideálny do rôznych prostredí. Okrem toho jeho nízka tepelná rozťažnosť mu umožňuje odolávať zlomom spôsobeným tepelným šokom.

Sodnovápenaté sklo je ideálnym materiálom na použitie vo vysokoteplotných peciach a zariadeniach, v solárnych elektrárňach na premenu slnečného svetla na elektrinu a v ďalších aplikáciách, ktoré si vyžadujú vysoké teploty.

Odlievanie, vytláčanie a vstrekovanie sú tri základné spôsoby výroby RSiC. Vstrekovanie sa však stalo uprednostňovanou metódou vďaka svojej nákladovej efektívnosti a účinnosti; RSiC lisovaný vstrekovaním však býva po vytvorení slabý a pórovitý, čo zhoršuje jeho vlastnosti; preto bol vyvinutý cyklický proces impregnácie a pyrolýzy polymérov (PIP) s následnou rekryštalizáciou ako riešenie, ktoré zvyšuje pevnosť v ohybe a zároveň znižuje pórovitosť komerčných výrobkov RSiC.

Široká škála aplikácií

Karbid kremíka má vďaka svojej pevnosti, tvrdosti a odolnosti proti korózii mnoho aplikácií. Často sa vyskytuje vo výrobkoch, ako sú brúsne kotúče a rezné nástroje pre ich vysokú pevnosť a tvrdosť; vysokoteplotné kachle a chemické reaktory; ochranné zariadenia (pancier tanku a pancier na telo).

RSiC možno vytvoriť niekoľkými technikami vrátane odlievania, vytláčania a vstrekovania. Po vytvorení sa musí spiecť pri vysokých teplotách v peci, aby rekryštalizoval a zbavil sa spojovacieho materiálu - RSiC je tak elektrický izolant s vynikajúcou dielektrickou pevnosťou vhodný na elektronické aplikácie.

Karborundum (/karbrnm/), zliatina zložená z hliníka a uhlíka, ktorá sa v prírode vyskytuje ako drahokam moissanit, bola prvýkrát sériovo vyrábaná Edwardom Goodrichom Achesonom ako priemyselná forma karbidu kremíka na použitie v trecích brzdách a keramických doskách nepriestrelných viest. Karborundum slúži aj ako abrazívum a tvorí základ kolografickej zrnitosti; po nanesení priamo na hliníkovú dosku sa po jeho aplikácii vytvoria stopy po tlači atramentu.