Yeniden Kristalize Silisyum Karbür

Silisyum karbür, etkileyici mekanik ve elektriksel özellikleri, özellikle de düşük termal genleşme oranı ve mukavemet özellikleri nedeniyle endüstrilerde giderek daha popüler bir malzeme haline gelmektedir. Bu özelliği nedeniyle teleskop aynası üretimi için ideal bir adaydır.

Yeniden kristalleştirilmiş silisyum karbür üretmek için karbotermik indirgemeden oluşan bir yöntem sunulmuştur. Bu işlem, kalıpla şekillendirilmiş bir gövdeyi iki veya daha fazla saat içinde 2000 santigrat dereceye kadar ısıtır.

Yüksek sıcaklık dayanımı

Yeniden kristalize edilmiş silisyum karbür (RSiC), havacılık ve uzay mühendisliği gibi yüksek performanslı uygulamalarda kullanılan gelişmiş bir teknik seramiktir. RSiC, aşırı son kullanım sıcaklıklarında olağanüstü kimyasal ve mekanik özelliklere sahiptir; mikro yapısı, yüksek mukavemet, tokluk, aşınma direnci ve düşük termal genleşme katsayısının yanı sıra iyi korozyon direnci özellikleri veren birbirine kenetlenmiş plaka benzeri tanelerden oluşur. Oldukça dayanıklıdır.

Yoğun SiC seramikleri üretmek için yeniden kristalleştirme, reaksiyon sinterleme, sıvı faz sinterleme, sıcak presleme ve sıcak izostatik sinterleme dahil olmak üzere çeşitli yöntemler vardır. Bu işlemlerden bazıları seramiğin saflığını bozan sinterleme yardımcıları kullansa da, tüm yöntemler geniş bir sıcaklık aralığında mükemmel termal performansa sahip yoğun seramikler üretir.

SiC, zorlu ortamlarda dayanıklılığını artıran yüksek sıcaklık dayanımı ve direnciyle geleneksel refrakter malzemelerden ayrılır ve seramik endüstrisi uygulamalarında kullanım için mükemmeldir. Üstün mukavemeti ve oksidasyon direnci nedeniyle, yoğun SiC seramik, fırın mobilyası ve gaz brülörü ortamının yanı sıra dizel partikül filtreleri olarak kullanım için tercih edilir; ayrıca hem mevcut hem de ortaya çıkan tehditlere karşı koruma için yüksek performanslı balistik zırhlarda bile bulunabilir.

Yüksek sıcaklık direnci

Yeniden kristalize edilmiş silisyum karbür (RSiC), üstün termal şok direnci özelliklerine sahip gelişmiş bir yüksek sıcaklık refrakter seramik malzemedir. Bu nedenle, RSiC gaz brülörleri, dizel partikül filtreleri, termal eşanjörler ve termal eşanjörler gibi çok çeşitli uygulamalarda bulunabilir. Olağanüstü kimyasal ve oksidasyon direncinin yanı sıra termal genleşme/büzülme dalgalanmalarına direnen sertliği ile RSiC'nin üstün olduğu çok sayıda endüstriyel kullanım alanı sunar.

Son derece dayanıklı bir malzeme olmasının yanı sıra, RSiC olağanüstü oda sıcaklığı mukavemetine sahiptir. Alev erozyonuna ve cüruf saldırısına karşı dirençli olmasının yanı sıra aşınmaya ve bükülmeye karşı dirençli olması sayesinde kolayca karmaşık şekillere dönüştürülebilir - hatta elektrik yalıtkanı olarak bile işlev görür!

RSiC, silisyum karbür tozu, karbon ve bağlayıcı malzemenin birlikte karıştırılmasından oluşur ve daha sonra saf RSiC malzemesi üretmek için yüksek sıcaklıklarda sinterlenmek üzere bir kalıp haline getirilir. Bu süreç boyunca toz yeniden kristalleşirken bağlayıcı malzeme dağılır ve geride saf RSiC malzemesi kalır.

RSiC, yüksek sıcaklık uygulamaları için kullanılan önde gelen malzemelerden biridir. Sertliği ve korozyon/oksidasyon direnci nedeniyle çubuklar, sundurma tahtaları ve özel şekilli parçalar gibi fırın mobilyaları için mükemmel bir seçimdir. Ayrıca bu malzeme, fırınınızda daha fazla kullanım için porselen parçaların pişirilmesini kolaylaştırmaya yardımcı olmanın yanı sıra ağırlığı ve enerji kullanımını azaltan açık gözenekli formlara da dönüştürülebilir.

Yüksek sıcaklık iletkenliği

Silisyum karbür oda sıcaklığında olağanüstü termal iletkenliğe sahiptir ve düşük genleşme katsayısı ve asit korozyon direnci sunar, bu da onu zorlu ortamlar için uygun bir malzeme haline getirir. Çeşitli geometrik şekillerde kalıplanabilen Silisyum karbür, yüksek sıcaklıklara da kolaylıkla dayanabilir.

Kil gibi malzemeler fırınlar için sarkaçlar, sundurma tahtaları ve silindirler gibi parçaların imalatında yaygın olarak kullanılır; bu parçalar fırın üzerindeki yükü azaltırken kullanımı artırır ve enerji maliyetlerini düşürür. Ayrıca, gözenekli formlar mevcuttur, böylece bir fırının iç duvar alanının herhangi bir konturuna kolayca uyabilirler.

RSiC, kimyasal olarak saf olması ve yüksek sıcaklıklarda mukavemetini koruyabilmesi sayesinde seramik emsallerinden ayrılır ve yarı iletken fırın bileşenlerinde kullanım için ideal bir malzeme haline gelir. Ayrıca, mükemmel kimyasal saflığı ve yüksek sıcaklıklarda mukavemetini koruma kabiliyeti, fırın izolatör plakaları, kürekler ve gofret tepsisi destekleri olarak popüler bir şekilde kullanılmasını sağlar. Ayrıca, bu çok yönlü malzeme endüstriyel yüksek sıcaklık fırınlarında aşınmaya dayanıklı yapısal parçalar olarak hizmet vermektedir.

RSIC seramik, buharlaştırma-pıhtılaştırma işlemi kullanılarak yapılan ve fırınlama için 2400 degC'de pişirilen gözenekli bir ağ yapısına sahip yüksek saflıkta bir SiC malzemedir. Toz sinterlemenin aksine, RSIC üretimi infiltrasyon aşamasında büzülme yaşamaz; bu da çok büyük parçaların toz sinterlemeye kıyasla daha dar toleranslarla üretilmesine ve genel olarak daha ucuz olmasına olanak tanır.

Yüksek sıcaklıkta oksidasyon direnci

Silisyum karbür, parabolik kinetik olarak bilinen, oksijenin doğrudan substratıyla reaksiyona girmesini önleyen koruyucu silika tabakası nedeniyle yüksek sıcaklıklarda olağanüstü oksidasyon direnci sağlar. Ancak ne yazık ki bu süreç, daha yüksek oksijen geçirgenliği ile viskoz oksit tabakası oluşumunu artıran safsızlık katkı maddeleri veya katyonlar gibi safsızlıklar ve çekirdeklenme bölgeleri nedeniyle karmaşıktır; ayrıca oksidasyon hızı, yüzey kaplama kaplamalarında bulunan katyonların konsantrasyonlarına bağlıdır.

Sinterlenmiş silisyum karbür oksidasyonu, birkaç nanometreye kadar ince filmler de dahil olmak üzere ıslak ve kuru ortamlar için geçerli olan Deal-Grove modeli kullanılarak modellenebilir. Birkaç nanometreye kadar olan kalınlıklar için doğru kinetik veriler bu yaklaşım kullanılarak kolayca elde edilebilir; ancak, ince katmanlar yetersiz veri nedeniyle doğrusal-parabolik eğrilerle donatılamaz.

Basınçsız sinterlenmiş silisyum karbür (PSSiC), genellikle yüksek basınç ve sıcaklık aşınması ve korozyonun aşırı koşullarına maruz kalan nükleer endüstride nozul ve valf oluşturmak için giderek daha popüler bir malzemedir. Ayrıca PSiC, antikorozif boru astarları olarak da büyük bir başarıyla kullanılabilmektedir.

SSIC, sinterleme katkı maddeleri içeren çok ince tozdan üretilir ve daha sonra geleneksel seramik üretim süreçleri kullanılarak işlenir ve sinterleme için 2.000 ° C'de sinterlenir. Bu teknoloji, geleneksel yöntemlere göre daha düşük maliyetlerle seri üretim hacimlerini mümkün kılmaktadır.