Silicijev karbid, vezan z nitridom

Nitridno vezani silicijev karbid (NbSC) je visokotemperaturni keramični material, ki se pogosto uporablja v različnih aplikacijah. Za njegovo proizvodnjo se pri povišanih temperaturah mešata silicijev prah in plinasti dušik s pomočjo magnezija kot pomožnega sredstva za sintranje.

Ugotovljeno je bilo, da ima silicijev karbid, vezan z nitridom, veliko večjo odpornost proti obrabi kot jeklo v lahkih tleh s sipkimi zrni peska in več kot šestkrat večjo v težkih tleh; vendar se vzorec obrabe razlikuje glede na vrsto tal, v katera je bil položen.

Visoka temperaturna trdnost

Silicijev karbid, vezan z nitridom, je odlično odporen na toplotne udarce in prenese nenadne temperaturne spremembe, ne da bi se razpokal ali zlomil. Poleg tega je njegova površina odporna na kemične napade in oksidacijo, kar zagotavlja maksimalno zaščito pred razgradnjo.

Prednost NB SiC je v njegovem proizvodnem postopku: nitridaciji. Pri tem se mešanica zrn silicijevega karbida in kovinskega silicijevega prahu vlije/presira/vbrizga v brizgalni kalup in segreva v ozračju, bogatem z dušikom, dokler se ves kovinski silicijev prah ne spremeni v keramično bogate faze, ki zrna silicijevega karbida povežejo v trdno maso, s čimer nastane neprebojna keramična faza ter izdelek, odporen proti drobljenju in krčenju, odličen za izdelavo opek, ki se uporabljajo v pečeh in kuriščih.

Silicijev karbid, vezan z nitridom, daleč prekaša silicijev karbid, infiltriran z reakcijo. Reakcijsko infiltriran material ima običajno pore velikosti 5- 15% in ga je treba uporabljati le pri aplikacijah z nizkimi napetostmi, ne da bi ga neposredno napadale barvne kovine ali staljene žlindre. Z nitridom vezani silicijev karbid prav tako prekaša vroče stiskane in vroče izostatično stiskane sorte, ki imajo večje poroznosti, kar omejuje uporabo le pri majhnih geometrijah.

Ekstremna trdota

Nitridno vezani silicijev karbid (NBSC) je izjemno trden material z izjemno odpornostjo proti obrabi, ki se ponaša s trdoto 1080, kar je veliko več kot jeklo, zato je iz njega mogoče obdelovati skoraj neto oblike, ki posnemajo kovinske komponente. Kot tak je NBSC idealna zamenjava za zlitine ali druge ognjevzdržne materiale v težkih delovnih razmerah; uporablja se lahko tudi za odpornost proti obrabi, kot so ciklonske obloge v obratih za pridobivanje mineralov in elektrarnah na premog, ter za korozijsko odporne aplikacije v kemičnih obratih.

Silicijev karbid, vezan z nitridom, je močno odporen proti obrabi pri udarcih v lahkih tleh, vendar njegova odpornost proti obrabi v težjih tleh upade zaradi abrazivnih zrn peska, ki napadajo njegovo površino. Ta vrsta obrabe je pogosto opisana kot praskanje in brazdanje, ne pa kot agresivna erozija, ki jo opazimo pri materialih, kot so jekla XAR 600 ali polnilni zvarki F-61.

Sintrirani silicijev karbid je odlično odporen na toplotne udarce in lezenje, zato je idealen material za uporabo pri visokih temperaturah med 1300 in 1650 oC. Poleg tega je zaradi svoje edinstvene mehanske trdnosti, nizkega koeficienta linearnega raztezanja, dobre kemijske stabilnosti in enostavne mikrostrukture ta material izjemno prijazen do uporabnika. V podjetju IPS Ceramics vam lahko dobavimo sintrane palice, cevi ali nosilce iz silicijevega karbida, ki izpolnjujejo vse vaše zahteve glede pohištva za peči.

Dobra mehanska trdnost

Silicijev karbid, vezan z nitridom, je zaradi visoke mehanske trdnosti odličen material za odpornost proti obrabi. V lahkih tleh je zaradi večje odpornosti od jekel, kot sta borovo jeklo ali polnilni zvar F-61, še bolj odporen proti obrabi kot njihovi jekleni kolegi; natančen potek obrabe je odvisen od tega, kako abrazivni delci vplivajo na površine trenja - ohlapna zrna peska, ki se prosto gibljejo, lahko te površine opraskajo, trdni delci pa jih lahko odlomijo.

Silicijev karbid, vezan z nitridom, se proizvaja z nitriranjem oblikovanega telesa iz SiC granulata in kovinskega silicijevega prahu v dušikovi atmosferi. Med tem postopkom se kovinski silicij spremeni v silicijev nitrid, ki se tesno poveže z zrni SiC in tvori gosto strukturo.

Dobljeni material ni le odporen na kemične napade in korozijo pri temperaturah do 1600oC, temveč ima tudi odlično mehansko trdnost - zaradi teh lastnosti je NB SiC idealen za aplikacije, kot so pohištvo za peči, nosilci za pladnje za ploščice in lopatice ali druge aplikacije pri visokih temperaturah in nizkem tlaku. IPS Ceramics ponuja tako odprte porozne kot popolnoma goste oblike tega materiala.

Kemično inertno

Silicijev karbid, vezan z nitridom, ni občutljiv na kemične napade, zato je primeren za uporabo z agresivnimi kemikalijami. Poleg tega zagotavlja odlično odpornost na toplotne udarce.

Ognjevzdržna keramika je idealen material za gradnjo cest, kjer se uporabljajo težki tovornjaki, saj ima odlične obrabne lastnosti v abrazivnih tleh in vzdrži pritisk vozila pri visokih temperaturah. Kot tak je odlična izbira za tlakovanje pločnikov in cest, kjer se lahko uporabljajo težki tovornjaki.

Kako se nitridno vezani silicijev karbid obrabi, je odvisno od vrste in porazdelitve velikosti zrn abrazivne mase tal. Za lahka tla je značilno, da se po njihovi površini prosto gibljejo zrna peska, ki drgnejo torne površine; pri težjih masah tal se abrazivni učinki zmanjšajo in pride do mikrorezanja, kar povzroči odstranitev vseh mehkih plasti (slika 1).

Reakcijsko vezani silicijev karbid (RB SiC) nastane z vbrizgavanjem staljenega silicija v porozni ogljikov material, ki je zapakiran v želeni del, kar povzroči njegovo reakcijo in nastanek SiC. RB SiC je izredno trd material z odlično mehansko trdnostjo, ki ga je mogoče izdelati v različnih oblikah in velikostih za uporabo kot mehanska tesnila, ležaje ali dušilke za nadzor pretoka.

Odpornost na korozijo

Nitridno vezani silicijev karbid (NiC) je izjemno močan keramični material, sestavljen iz delcev SiC, ki so z nitridacijo spojeni med seboj. Z nitridom vezani SiC je idealen za aplikacije, ki zahtevajo visoko nosilnost in temperaturno odpornost, kot so težki stroji.

NBSiC je odporen proti koroziji, ki jo povzročajo kisline, staljene soli in halogeni. Poleg tega ta material izkazuje dobro odpornost proti žlindri in visoko odpornost proti toplotnim šokom; poleg tega lahko prenese temperature do 1650 stopinj Celzija, pri čemer ohrani odlične mehanske lastnosti.

Korozija NBSiC je večstopenjski proces, na katerega vplivajo različne vrste, nečistoče, pripomočki za sintranje, faze na meji zrn, poroznost in morfologija površine. Znano je, da žrtvovane oksidne plasti na substratih spodbujajo parabolično reakcijsko kinetiko, ki zmanjšuje hitrost difuzije kisika.

Ugotovljeno je bilo, da je odpornost NBSiC proti obrabi odvisna od vrste zemeljske mase, ki ji je bil izpostavljen. Lahka zemlja je pokazala najboljše lastnosti obrabe v primerjavi z jeklom in zvarnim polnilom, medtem ko je srednje težka in težka zemlja pokazala najmanjšo obrabo, kar gre pripisati penetraciji žlindre, zaradi katere se mehki delci iz NBSiC sčasoma odlomijo.