Vad är sintrad kiselkarbid (SiC)?

Kiselkarbid (SiC) är ett av de hårdaste keramiska materialen och behåller sin hårdhet även vid förhöjda temperaturer, vilket ger exceptionell slitstyrka och korrosionsskydd. Dessutom erbjuder SiC exceptionellt motstånd mot slitage- och korrosionsskador.

Genom att använda XRD- och SEM-analystekniker utvärderades mikrostrukturen hos vätskefasesintrat SiC som innehåller olika sintringsaktiverande tillsatser. Dessutom undersöktes dess inverkan på böjhållfastheten vid rumstemperatur.

Hög hållfasthet

Kiselkarbid (SiC) är ett extremt hårt material som ligger i mitten av Mohs hårdhetsskala mellan aluminiumoxid och diamant. SiC-keramik uppvisar vanligtvis överlägsen temperaturstyrka och oxidationsbeständighet som är viktiga komponenter i många industriella applikationer.

Tillverkningsprocesserna för kiselkarbid omfattar vanligen reaktionssintring, varmpressning, gastryckssintring och isostatisk varmpressning. Reaktionssintring erbjuder många fördelar jämfört med motsvarande processer: full densitetsstruktur med lägre krav på bearbetningstemperatur och goda formegenskaper samt renhet. Reaktionssintring har blivit den teknik som används för tillverkning av SiC-keramik med stora dimensioner eller komplexa former, eftersom den minskar de dimensionsförändringar under tillverkningen som kan äventyra prestandan vid höga temperaturer.

Studier har visat att höghållfast reaktionssintrad SiC-keramik har en böjhållfasthet i rumstemperatur på upp till 1400 MPa - ett av de högsta värdena bland keramiska material som inte är oxiderade.

Sintring i vätskefas är en annan metod för att framställa kiselkarbid. I denna process infiltreras pulveriserad kiselkarbid med icke-oxidiska sintringshjälpmedel med flytande kisel för att reagera med kol för att producera mer SiC - vilket ger en tätare produkt med utmärkta mekaniska egenskaper men till en ökad kostnad; Saint-Gobain erbjuder denna kvalitet under namnet CarSiK-NG.

Hög korrosionsbeständighet

Kiselkarbidkeramik är ett mycket korrosionsbeständigt material. Den erbjuder utmärkt motståndskraft mot många syror (saltsyra, svavelsyra, bromväte och vätefluorid) samt baser (alla baser utom alkaliska) och lösningsmedel; dessutom gör salpetersyreresistensen denna keram särskilt slitstark vid högre temperaturer samtidigt som den bibehåller hårdhet och styrka under hela sin livscykel.

Tryckfri sintrad kiselkarbid är ett exceptionellt tätt material med överlägsna mekaniska egenskaper, t.ex. hög böjhållfasthet och god krypbeständighet. Dessutom har ytan hög nötningsbeständighet och korrosionsbeständighet mot många kemikalier, t.ex. syror och alkalier.

Reaktionsbunden kiselkarbid skiljer sig från SSiC genom att ha grövre korn och lägre böjhållfasthet. Kiselkarbiden framställs genom att smält kisel infiltreras i porösa kol- eller grafitförformar och olika sintringstillsatser används för att skapa olika kemiska och morfologiska egenskaper.

SSiC med MgO har en kristallin struktur och erbjuder överlägsen korrosionsbeständighet än konkurrenten RBSIC med Y2O3, men är mycket billigare att tillverka, vilket gör den mer lämplig för vissa applikationer där man vill ha hög prestanda till rimliga kostnader. Trots dessa kostnadsfördelar väljer många SSiC på grund av dess exceptionella termiska motståndskraft vid förhöjda temperaturer samt överlägsna tribologiska egenskaper, vilket ofta specificeras för stora slitdelar som tätningar och lager.

Hög termisk stabilitet

Kiselkarbid är en exceptionellt stabil keram vid höga temperaturer och uppvisar exceptionell motståndskraft mot termisk chock, förutom kemisk korrosion och oxidationsbeständighet, vilket gör den lämplig för användning i en rad olika miljöer och applikationer.

Sintrad kiselkarbid sticker ut bland sina konkurrenter med sin exceptionella hårdhet och slitstyrka, och den termiska stabiliteten gör att den tål höga temperaturer utan att försämras eller ändra form - två unika egenskaper som gör den lämplig för en rad olika industrier, t.ex. delar till utrustning för halvledarproduktion, metallurgiska komponenter till flygmotorer och konstruktionsmaterial till kärnreaktorer.

Sintrad kiselkarbid (SSiC) tillverkas genom pressning och sintring av pulveriserad kiselkarbid. Sintring innebär att pulvret värms upp vid höga temperaturer för att smälta samman till en tät massa med otrolig styrka som är motståndskraftig mot oxidation, slitage och sprickbildning.

Reaktionsbunden kiselkarbid (RBSiC) framställs genom att poröst kolmaterial reagerar med smält kisel i antingen gas- eller vätskefas, vilket ger en slutprodukt som kännetecknas av keramik med full densitet och enastående mekaniska egenskaper vid extrema slutanvändningstemperaturer på upp till 1.400 grader Celsius. Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories erbjuder två former av RBSiC för skydd mot nuvarande och kommande ballistiska hot: Hexoloy SA SiC erbjuder överlägsen kemikalie- och slitstyrka i olika miljöer medan CarSiK-NG SiC erbjuder tryckfri sintrad RBSiC för användning mot aktuella ballistiska hot; båda typerna kan ge tillförlitligt ballistiskt skydd mot aktuella ballistiska hot samt skydda mot aktuella ballistiska hot; medan Hexoloy SA SiC kan erbjuda tryckfri sintrad RBSiC som Hexoloy SA SiC erbjuder tryckfri sintrad RBSiC former; och erbjuder därmed exceptionell kemisk beständighet och slitstyrka i olika miljöer jämfört med sin motsvarighet CarSiK-NG SiC har enastående kemisk beständighet och slitstyrka i många olika miljöer, medan Hexoloy SA SiC erbjuder tryckfri sintrad sintrad form som erbjuder exceptionell kemisk slitstyrka jämfört med sin motsvarighet CarSiK-NG SiC. Båda varianterna från Saint Gobain Performance Ceramics Refractories erbjuder två versioner från Saint Gobain Performance Ceramics Refractories erbjuder två varianter från Saint Gobain Performance Ceramics Refractories erbjuder två tryckfri sintrad form som erbjuder tryckfri sintrad form som erbjuder båda typerna. CarSiK-NG SiK-NG SiK-NG SiK-NG erbjuder trycklös sintrad form erbjuder trycklös sintrad Hexoy SA SiC trycklös RBSiK-NG SiC också utformad för att möta nuvarande och nya ballistiska hot hot: Hexoy Performance Ceramics Refractories erbjuder båda typerna som finns tillgängliga från Saint Gobain Performance Ceramics Refractories Performance Ceramics Refractories Performance Ceramics Refractories Performance Ceramics Refractories erbjuder Hexoloy SA SiK-NG för ballistiska hot medan CarSiK-NG SiC både som skydd mot CarSiK- NG SiC båda som skydd mot CarSiK- NG SiC båda som skydd mot CarSiK- NG SiCNG SiC båda erbjuder exceptionell kemisk slitstyrka mot nuvarande och nya ballistiska hot medan CarSiK-NG SiC erbjuds CarSiK-NG båda typerna kan både CarSiK-NG SiC erbjuder båda erbjuds är utformade CarSiK-NG kommer att producera 2NG erbjuder CarSiKNG SiKNG erbjuder CarSiKNG erbjuder två sorter utformade Car SiK-NGNG erbjuder två former av RBSiK-NG är utformade CarSiK-NG siCar för eldfasta material CarSiK-NG erbjuder CarSiK-NG SiCarSiK-NG SiCarSiK-NG SiK Refrac för att skydda mot CarSiK-NG SiK-NG SiCar eftersom båda är båda produkter utformade Car SiK NG som båda formerna erbjuds som skydd mot CarSiK-NG SiK-NG SiK-NG CarSiKNG CarSiK-NG SiC för skydd mot CarSiK-NG SiK-NG SI KNG NG SiK-NG SiK-NG SiK-NG erbjuder två former CarSiK-NG SiK-NG erbjuder exceptionell kemisk slitstyrka HexoloYRa NG SIKC ger också effektivare skydd mot CarSiK-NG SIKC för att skyddasiK-NG SiC för

Utmärkta tribologiska egenskaper

Kiselkarbid är ett idealiskt material för maskintekniska tillämpningar tack vare dess överlägsna egenskaper vad gäller hårdhet, styvhet och värmeledningsförmåga. Dessutom är det kemiskt inert med låg expansionskoefficient och kan bearbetas med konventionella keramiska verktyg - alla egenskaper som gör det lämpligt för användning i delar till utrustning för halvledarproduktion, optiska speglar i rymduppdrag samt strukturmaterial för kärnfusionsreaktorer. Tillverkas med hjälp av olika processer såsom sintring med trycksatt gastryck, het isostatisk pressning, reaktionssintring eller kemisk ångdeposition; reaktionssintring sticker ut genom att producera fulla densenstrukturer samtidigt som man använder lägre bearbetningstemperaturer än andra sintringsprocesser sintringsmetoder sintring producerar fulla densenstrukturer jämfört med andra sintringsprocesser vilket resulterar i fulla densenstrukturer med fulla densenstrukturer producerade med lägre bearbetningstemperaturer krävs bearbetningstemperaturer än andra sintringsprocesser som används.

Trycklös sintring har utvecklats för att öka hållfastheten hos sintrad kiselkarbid genom att tillsätta bor och kol i sintringsblandningen, vilket minskar kornens ytenergi. Jämfört med traditionella sintringsprocesser i fast fas möjliggör trycklös sintring upp till 99% förtätning samtidigt som korntillväxten undertrycks för ökad brottseghet hos sintrade kroppar. Tyvärr är dock denna teknik både kostsam och komplex att använda, med begränsade produktstorlekar/former som gör att skalbarheten begränsas av industriella krav.

Mesokarbon mikrokulor-kiselkarbid (MCMB-SiC) kompositer innehållande 0-30 viktsprocent MCMB partiklar tillverkades genom reaktionssintring och deras tribologiska egenskaper utvärderades. Slitstyrkan ökade medan friktionskoefficientkurvan visade en minskande trend med ökande testtider; denna förbättring kan tillskrivas bildandet av smörjfilmer på glidytor orsakade av MCMB-partiklar.