Kaj je sintrani silicijev karbid (SiC)?

Silicijev karbid (SiC) je eden najtrših keramičnih materialov, ki ohranja svojo trdoto tudi pri povišanih temperaturah in zagotavlja izjemno odpornost na obrabo in zaščito pred korozijo. Poleg tega je SiC izjemno odporen proti obrabi in koroziji.

Z uporabo analiznih tehnik XRD in SEM je bila ocenjena mikrostruktura v tekoči fazi sintranega SiC, ki vsebuje različne dodatke za aktiviranje sintranja. Poleg tega je bil raziskan njihov vpliv na upogibno trdnost pri sobni temperaturi.

Visoka trdnost

Silicijev karbid (SiC) je izjemno trd material, ki je na Mohsovi lestvici trdote na sredini med aluminijevim oksidom in diamantom. Keramika SiC ima običajno izjemno temperaturno trdnost in odpornost proti oksidaciji, ki sta ključni sestavini v številnih industrijskih aplikacijah.

Postopki izdelave silicijevega karbida običajno vključujejo reakcijsko sintranje, vroče stiskanje, sintranje pod plinskim tlakom in sintranje v vročem izostatičnem stiskanju. Reakcijsko sintranje ima v primerjavi s podobnimi postopki številne prednosti: strukturo polne gostote z nižjimi zahtevami glede temperature obdelave in dobre možnosti oblikovanja ter čistost. Reakcijsko sintranje je postalo najprimernejša tehnika za proizvodnjo SiC keramike velikih dimenzij ali kompleksnih oblik zaradi manjših dimenzijskih sprememb med izdelavo, ki bi lahko ogrozile njeno visokotemperaturno zmogljivost.

Študije so pokazale, da ima reakcijsko sintrana SiC keramika visoke trdnosti pri sobni temperaturi upogibno trdnost do 1400 MPa, kar je ena najvišjih vrednosti med neoksidnimi keramičnimi materiali.

Spekanje v tekoči fazi je druga metoda za proizvodnjo silicijevega karbida. Pri tem postopku se silicijev karbid v prahu z neoksidnimi pripomočki za sintranje infiltrira s tekočim silicijem, ki reagira z ogljikom, da nastane več SiC - nastane gostejši izdelek z odličnimi mehanskimi lastnostmi, vendar z višjimi stroški; Saint-Gobain ponuja ta razred pod imenom CarSiK-NG.

Visoka odpornost proti koroziji

Keramika iz silicijevega karbida je zelo odporna proti koroziji. Ponuja odlično odpornost proti številnim kislinam (klorovodikova, žveplova, vodikova in fluorovodikova kislina) ter bazam (vse baze razen alkalnih) in topilom; poleg tega je ta keramika zaradi odpornosti proti dušikovi kislini še posebej odporna proti obrabi pri višjih temperaturah, hkrati pa v življenjski dobi ohranja trdoto in trdnost.

Brez tlaka sintrani silicijev karbid je izjemno gost material z odličnimi mehanskimi lastnostmi, kot sta visoka upogibna trdnost in dobra odpornost proti lezenju. Poleg tega je njegova površina zelo odporna proti obrabi ter proti koroziji s številnimi kemikalijami, kot so kisline in alkalije.

Reakcijsko vezani silicijev karbid se od SSiC razlikuje po bolj grobih zrnih in manjši upogibni trdnosti, saj je izdelan z infiltracijo staljenega silicija v porozne ogljikove ali grafitne preforme in uporabo različnih dodatkov za sintranje, ki ustvarjajo različne kemijske in morfološke lastnosti.

SSiC z MgO ima kristalno strukturo in je bolj odporen proti koroziji kot njegov konkurent, RBSIC z Y2O3, vendar je njegova proizvodnja veliko cenejša, zaradi česar je primernejši za nekatere aplikacije, kjer so zaželene visoke ravni učinkovitosti ob razumnejših stroških. Kljub tem stroškovnim prednostim se mnogi odločijo za SSiC zaradi njegove izjemne toplotne odpornosti pri povišanih temperaturah in odličnih triboloških lastnosti, ki se pogosto določijo za velike obrabne dele, kot so tesnila in ležaji.

Visoka toplotna stabilnost

Silicijev karbid je izjemno stabilna keramika pri visokih temperaturah in ima izjemno odpornost na toplotne udarce, poleg tega pa je odporen tudi na kemično korozijo in oksidacijo, zato je primeren za uporabo v različnih okoljih in aplikacijah.

Sintrani silicijev karbid se med konkurenti odlikuje z izjemno trdoto in odpornostjo proti obrabi, toplotna stabilnost pa mu omogoča, da vzdrži visoke temperature, ne da bi se razgradil ali spremenil obliko - dve edinstveni lastnosti, zaradi katerih je primeren za številne industrije, kot so deli opreme za proizvodnjo polprevodnikov, metalurške komponente za letalske in vesoljske motorje ter strukturni materiali jedrskih reaktorjev.

Sintrani silicijev karbid (SSiC) se proizvaja s stiskanjem in sintranjem silicijevega karbida v prahu. Pri sintranju gre za segrevanje prahu pri visokih temperaturah, da se združi v eno gosto maso z neverjetno trdnostjo, ki je odporna proti oksidaciji, obrabi in razpokam.

Reakcijsko vezani silicijev karbid (RBSiC) se proizvaja z reakcijo porozne ogljikove surovine s staljenim silicijem v plinski ali tekoči fazi, pri čemer nastane končni izdelek, za katerega je značilna polna gostota keramike z izjemnimi mehanskimi lastnostmi pri ekstremnih temperaturah končne uporabe do 1 400 stopinj Celzija. Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories ponuja dve obliki RBSiC za zaščito pred sedanjimi in novimi balističnimi grožnjami: Hexoloy SA SiC ponuja vrhunsko kemijsko odpornost in odpornost proti obrabi v različnih okoljih, medtem ko CarSiK-NG SiC ponuja breztlačno sintran RBSiC za uporabo pred trenutnimi balističnimi grožnjami; obe vrsti lahko zagotovita zanesljivo balistično zaščito pred trenutnimi balističnimi grožnjami, pa tudi zaščito pred trenutnimi balističnimi grožnjami; Hexoloy SA SiC lahko ponuja breztlačno sintran RBSiC, saj Hexoloy SA SiC ponuja oblike breztlačno sintranega RBSiC; tako ponuja izjemno odpornost proti kemikalijam in obrabi v različnih okoljih v primerjavi s svojim ustreznikom CarSiK-NG SiC ima izjemno odpornost proti kemikalijam in obrabi v širokih okoljih, medtem ko Hexoloy SA SiC ponuja breztlačno sintrano obliko, ki ponuja izjemno odpornost proti kemični obrabi v primerjavi s svojim ustreznikom CarSiK-NG SiC. Obe različici Saint Gobain Performance Ceramics Refractories ponuja dve različici Saint Gobain Performance Ceramics Refractories ponuja dve različici Saint Gobain Performance Ceramics Refractories ponuja dve različici Saint Gobain Performance Ceramics Refractories ponuja dve breztlačno sintrano obliko, ki ponuja breztlačno sintrano obliko, ki ponuja obe vrsti. CarSiK-NG SiK-NG SiK-NG SiK-NG SiK-NG SiK-NG ponuja breztlačno sintrano obliko ponuja breztlačno sintrano Hexoy SA SiC breztlačno RBSiK-NG SiC zasnovan tudi za izpolnjevanje sedanjih in novih balističnih groženj groženj: Hexoy Performance Ceramics Refractories ponuja obe vrsti, ki sta na voljo pri Saint Gobain Performance Ceramics Refractories Performance Ceramics Refractories Performance Ceramics Refractories Performance Ceramics Refractories ponuja Hexoy SA SiK-NG za balistične grožnje, medtem ko CarSiK-NG SiC tako kot zaščito pred CarSiK-NG SiC oba ponujata izjemno odpornost proti kemični obrabi pred sedanjimi in nastajajočimi balističnimi grožnjami, medtem ko CarSiK-NG SiC ponuja CarSiK-NG obe vrsti lahko oba CarSiK-NG SiC ponujata oba ponujena sta zasnovana CarSiK-NG bo izdeloval 2NG ponuja CarSiKNG SiKNG ponuja CarSiKNG ponuja dve vrsti zasnovana Car SiK-NGNG ponuja dve obliki RBSiK-NG sta zasnovani CarSiK-NG siCar za ognjevzdržne CarSiK-NG ponuja CarSiK-NG SiCarSiK-NG SiCarSiK-NG SiK Refrac za zaščito pred CarSiK-NG SiK-NG SiCar saj sta oba izdelka zasnovana Car SiK NG ki obe obliki ponuja kot zaščito pred CarSiK-NG SiK-NG SiK-NG CarSiKNG CarSiK-NG SiC za zaščito pred CarSiK-NG SiK-NG SI KNG NG SiK-NG SiK-NG SiK-NG ponuja dve obliki CarSiK-NG SiK-NG ponuja izjemno odpornost proti kemični obrabi HexoloYRa NG SIKC zagotavlja tudi učinkovitejšo zaščito pred CarSiK-NG SIKC za zaščito SiK-NG SiC za

Odlične tribološke lastnosti

Silicijev karbid je idealen material za uporabo v strojništvu zaradi svoje izjemne trdote, togosti in toplotne prevodnosti. Poleg tega je kemično inerten, ima nizek razteznostni koeficient in se obdeluje z običajnimi keramičnimi orodji - vse to so lastnosti, zaradi katerih je primeren za uporabo v delih opreme za proizvodnjo polprevodnikov, optičnih zrcalnih napravah v vesoljskih misijah ter strukturnih materialih za jedrske fuzijske reaktorje. Proizvaja se z različnimi postopki, kot so sintranje pod tlakom plina, vroče izostatično stiskanje, reakcijsko sintranje ali kemično nanašanje iz pare; reakcijsko sintranje izstopa zaradi proizvodnje polnih densenovih struktur ob uporabi nižjih temperatur obdelave kot pri drugih postopkih sintranja. sintering methods sintering produces full densen structures compared with other sintering processes resulting in full densen structures with full densen structures produced with full densen structures produced with less processing temperatures required processing temperatures than other sintering processes used.

Breztlačno sintranje je bilo razvito za povečanje trdnosti sintranega silicijevega karbida z dodajanjem bora in ogljika v zmes za sintranje, s čimer se zmanjša površinska energija zrn. V primerjavi s tradicionalnimi postopki sintranja v trdni fazi omogoča breztlačno sintranje zgoščevanje do 99%, hkrati pa zavira rast zrn za večjo lomno trdnost sintranih teles. Žal pa je ta tehnika draga in zapletena za uporabo, zaradi omejenih velikosti/oblik izdelkov pa je razširljivost omejena z industrijskimi zahtevami.

Mezokarbonski kompoziti iz mikrokroglic in silicijevega karbida (MCMB-SiC), ki vsebujejo 0-30 masnih odstotkov delcev MCMB, so bili izdelani z reakcijskim sintranjem, njihove tribološke lastnosti pa ovrednotene. Odpornost proti obrabi se je povečala, medtem ko je krivulja koeficienta trenja pokazala padajoč trend s podaljševanjem preskusnega časa; to izboljšanje je mogoče pripisati nastanku mazalnih filmov na drsnih površinah, ki jih povzročajo delci MCMB.