sintrani silicijev karbid

Sintrani silicijev karbid (SiC) je inertni keramični material s številnimi možnostmi uporabe, od temperaturne tolerance in kemične/mehanske odpornosti do odličnih kemičnih in mehanskih lastnosti.

Reakcijsko vezana SiC keramika se proizvaja iz porozne ogljikove surovine v inertni atmosferi z različnimi tehnikami oblikovanja, kot so suho stiskanje, litje ali iztiskanje, pri čemer nastajajo izdelki vseh oblik.

Trdota

Silicijev karbid je eden najtrših materialov, ki ohranja svojo trdoto pri visokih temperaturah, hkrati pa je odporen proti oksidaciji in koroziji - hkrati pa je za polovico težji od jekla! Poleg tega ima zaradi svoje toplotne prevodnosti številne možnosti uporabe, saj je tudi polprevodniški material.

Ker obstaja več metod za izdelavo silicijevega karbida, kot sta reakcijsko sintranje in neposredno sintranje, ima proizvodnja tega materiala različna sredstva. Reakcijsko sintranje vključuje infiltracijo tekočega silicija v porozne ogljikove ali grafitne strukture, pri čemer nastanejo goste strukture samovezavnega sic, z bolj zapletenimi oblikami kot neposredno sintrani sic, vendar z nižjimi ocenami trdnosti in trdote kot njegov neposredni predhodnik; zaradi nižjih temperatur obdelave je ta metoda ugodna za velike in zapletene oblike.

Materiali za sintranje so sestavljeni iz drobnih delcev a-SiC, oksidov in dodatkov, ki se zmešajo in stisnejo, da nastanejo polizdelki za segrevanje pri temperaturi sintranja. Ko je temperatura dovolj visoka, se ti polizdelki segrevajo, dokler se njihova mikrostruktura ne razlikuje od enakomerno razporejenih zrn s čistimi mejami zrn in visoko stopnjo strukturne celovitosti. Medtem ko je zaradi trdote sintranega materiala težko obdelovati, pa njegove natančne dimenzije omogočajo izdelavo delov z natančnimi dimenzijami; poleg dobrih triboloških lastnosti in električne prevodnosti je zaradi odpornosti proti balističnim udarcem pri povišanih temperaturah primeren za uporabo v vojaški zaščiti.

Odpornost proti koroziji

Sintrani silicijev karbid je izjemno trpežen material, zasnovan za delovanje pri visokih temperaturah, ki ima izjemne toplotne raztezne lastnosti in izjemne tribološke lastnosti. Poleg tega je zaradi svojih protikorozijskih lastnosti in odpornosti proti kemičnim udarcem odličen material za zaščito jedrskih reaktorjev pred radioaktivnimi elementi ali korozijo staljene soli.

Pri ocenjevanju korozijske odpornosti je treba upoštevati dva dejavnika: hitrost recesije površine in mehansko trdnost keramike. Visoka stopnja recesije ne pomeni nujno večje odpornosti proti koroziji, temveč lahko na površini ustvari šibke točke, ki olajšajo prodiranje žlindre in podpovršinske vdolbine, kar sčasoma zmanjša mehansko trdnost.

Korozijska odpornost silicijevega karbida je odvisna od njegovega okolja, zato je za oceno njegove korozijske odpornosti treba izvesti korozijske preskuse v ustreznem okolju industrijske peči. Takšna okolja imajo običajno drugačno sestavo in temperaturno porazdelitev kot industrijska okolja, zato je treba v postopku vrednotenja oceniti nečistoče, pomožna sredstva za sintranje in faze na meji zrn keramičnega materiala.

Dodatki za sintranje, kot sta bor in ogljik, dokazano znatno povečajo korozijsko odpornost silicijevega karbida, saj spremenijo njegove meje zrn, kar preprečuje nastanek stekla na teh mejah in rast sekundarnih faz na njegovi površini.

Toplotna prevodnost

Silicijev karbid (SiC) je izredno toplotno prevoden material. Pri sobni temperaturi imajo čisti monokristali SiC efektivno toplotno prevodnost 490 W m-1 K-1; vendar polikristalna narava sintrov, faz na meji zrn in trdnih raztopin to prevodnost zmanjšuje zaradi večkratnega sipanja fononov.

Sintran silicijev karbid se proizvaja s stiskanjem in sintranjem (segrevanjem) prahu v trdni kos. Končni izdelek je izjemno močan in trd ter odporen proti koroziji in obrabi - kot nalašč za zahtevno uporabo v tesnilih, ležajih in rezalnih orodjih. Zaradi lahkotnosti in odličnih mehanskih lastnosti je sintrani silicijev karbid dovolj lahek, da ga je mogoče izdelati v različnih oblikah in velikostih za proizvodne namene.

Najprimernejša metoda za proizvodnjo SSiC je breztlačno sintranje. Pri tem postopku se a-SiC v prahu zmeša z neoksidnimi dodatki za sintranje, da nastane pasta, ki se z ekstrudiranjem ali hladnim izostatičnim stiskanjem stisne v goste izdelke z odličnimi mehanskimi lastnostmi. Glede na to, kateri dodatki so bili izbrani za sintranje, rezultati običajno vključujejo skoraj popolnoma goste izdelke z odličnimi mehanskimi lastnostmi.

Ker je temperatura sintranja pri tej tehniki nižja kot pri reakcijsko vezanih metodah sintranja, se poleg tega zmanjša krčenje proizvedenega materiala, toplotna prevodnost njegove amorfne faze pri sintranju z nižjimi temperaturami sintranja pa je nižja kot pri kristalinični komponenti a-SiC.

Odpornost na obrabo

Keramika iz silicijevega karbida (SiC) je znana po svoji trdi in prožni naravi. Poleg tega imajo odlične mehanske lastnosti ter kemično in toplotno odpornost, pa tudi visoko trdnost. SiC se pogosto uporablja v kompozitnih oklepnih sistemih za zaščito pred balističnimi grožnjami. SiC se lahko proizvaja z različnimi postopki, kot sta suho stiskanje in iztiskanje; za izpolnjevanje različnih zahtev končne uporabe se lahko proizvajajo tudi različne kakovosti, pri čemer se lahko oblike prahu ali geometrije po meri proizvajajo z različnimi oblikami, kot je reakcijsko lepljenje (HIPSIC) ali breztlačno sintran silicijev karbid, kar zagotavlja visoko zmogljivost, medtem ko breztlačno sintran silicijev karbid skoraj nima por, kar omogoča odlično balistično zaščito pred balističnimi nevarnostmi. SiC se lahko proizvaja tudi z metodami, vključno s suhim stiskanjem ali ekstrudiranjem za namene množične proizvodnje; tako je SiC odličen material za uporabo v kompozitnih oklepnih sistemih, ki se uporabljajo proti balističnim grožnjam s kompozitnimi oklepnimi sistemi, izdelanimi proti balističnim grožnjam s kompozitnimi oklepnimi sistemi, izdelanimi z materiali SiC, izdelanimi z uporabo različnih oblik, vključno z reakcijskim lepljenjem ali breztlačnim sintranjem, ki so na voljo kot prah ali oblike, ki so na voljo v prahu za balistične grožnje pred balističnimi grožnjami. Proizvodne metode proizvodnje SiC vključujejo suho stiskanje ali ekstrudiranje, pri čemer se velikost prahu izdela v skladu s posebnimi končnimimedtem ko je silicijev karbid, sintran brez tlaka, praktično brez por kot njegov kolega, ki se v primerjavi z obema pristopoma proizvaja lahko uporablja le v kompozitnih oklepnih sistemih, ki se uporabljajo proti balističnim grožnjam pred balističnimi grožnjami pred balističnimi grožnjami pred balističnimi grožnjami pred balističnimi grožnjami pred balističnimi grožnjami pred balističnimi grožnjami, ki zahtevajo balistične grožnje s pomočjo prahu proizvodnih procesov, kot so suhe metode stiskanja/ekstrudiranja ali obe metodi proizvodnih procesov, kot so reakcijski proces sintranja, ki se uporablja breztlačno sintrani silicij infiltriran z ogljikom infiltriran z ogljikom infiltracijski proces, ki se uporablja breztlačno sintrani silicijev karbid proizvodne metode so skoraj popolnoma brez por silicijev karbid proizvodni proces, ki ga proizvaja v obliki prahu oblika prahu oblika prahu na voljo, ko se breztlačno sintrane oblike na voljo. Obstajata dve priljubljeni tehniki, ki se uporabljata z uporabo reaktivnih ali breztlačnih groženj sintranja v različnih razredih na voljo bodisi reaktivna vez ali breztlačno sintrani izdelki z breztlačno sintranim silicijevim infiltriranim sintranjem ali breztlačno sintranim breztlačne različice zaradi breztlačno sintranega procesa sintranja sin medtem ko breztlačno sintran material proizveden. Breztlačno sintrane oblike za proizvodnjo prahu nato prahu ali breztlačno sintranega silicija kariesa sintranje kot HIPSIC (ali breztlačno sintranega silicija kariesa proizvodni proces sintranja kot prahu, ki tako ali drugače, medtem ko Sintered breztlačno sintrane tehnike, odvisno od proizvodnje z uporabo bodisi reakcijske vezave procesov ali breztlačno sintranega breztlačno sintranega silicija Carboring. Sintered products from both reaction sintering as almost free of pores when made either way before Sintered sintered ogljikov material kot sintered silicon carve.) when mass.

Silicijev karbid, vezan z nitridom, je privlačna alternativa jeklom in polnilnim zvarom za uporabo v delovnih delih v zemlji, saj zagotavlja večjo odpornost proti obrabi v lahkih tleh kot jeklo ali polnilni zvar, hkrati pa večjo odpornost proti udarcem, ko se velikost delcev povečuje. Ta članek primerja značilnosti obrabe med silicijevim karbidom, vezanim z nitricidom, borovim jeklom in podložnim zvarom F-61 v različnih pogojih v tleh.

Pri različnih temperaturah in pogojih mazanja z oljem je bil neobdelan in obdelan sintrani silicijev karbid (SiC) testiran s tribometrom kroglica na disku proti kroglici Al2O3. Rezultati so pokazali, da je mogoče njegovo tribološko obnašanje izboljšati z ultrazvočno nanokristalinično modifikacijo površine (UNSM), pri čemer sta se trenje in količina obrabe zmanjšala v primerjavi z neobdelanim primerkom.