Реакційно зв'язаний карбід кремнію

Реакційно зв'язаний карбід кремнію (RBSC) - це надзвичайно міцна та еластична кераміка, яка знаходить застосування у багатьох сферах, таких як газотурбінні двигуни та зношувані компоненти.

Реакційне склеювання передбачає інфільтрацію пористого вуглецевого матеріалу розплавленим кремнієм для отримання еластичного керамічного гібриду, якому можна надавати форму за допомогою традиційних методів формування кераміки, таких як пресування, лиття під тиском та екструзія.

Висока чистота

Карбід кремнію (SiC) - одна з найтвердіших керамік, що зберігає твердість і міцність навіть за підвищених температур. Хімічно інертний і стійкий до розчинників, SiC може похвалитися хорошою теплопровідністю - вдвічі меншою, ніж у сталі! JJISCO виробляє як стандартні, так і індивідуальні вироби з SiC, щоб забезпечити оптимальну продуктивність для промислових потреб.

Реакційно зв'язаний карбід кремнію (RBSC) виготовляється з пористої суміші SiC і вуглецю, в пори якої проникає рідкий або газоподібний кремній, що реагує з вуглецем, утворюючи додатковий карбід кремнію, який зв'язує початкові частинки разом і формує щільні, міцні тіла зі значно кращою ударостійкістю і зносостійкістю, ніж спечений SiC, при цьому він має вищу стійкість до температурного окислення, ніж CVD SiC.

Компоненти зі сталі з реакційним зв'язуванням (RBSC) не залежать від допоміжних речовин для спікання, які вносять домішки в кінцевий продукт і, таким чином, зменшують його міцність, що робить RBSC чудовим варіантом для застосування в умовах високої чистоти, наприклад, в компонентах дифузійних печей. Механічні ущільнення, пічні меблі, форсунки пальників і випромінювальні трубки також можуть отримати вигоду від використання цього процесу, який також пропонує чудову температурну стабільність, що подовжує термін служби за рахунок зменшення деградації, спричиненої хімічними реакціями і окисленням; особливо важливо при роботі з компонентами, які зазнають частих температурних коливань під час експлуатації; зносостійкість і ударостійкість, а також хімічна стійкість - все це пропонує цей процес.

Висока міцність

Реакційно зв'язаний карбід кремнію (RB SiC) має один з найвищих показників твердості за шкалою Мооса серед синтетичних матеріалів, що робить його надзвичайно міцним. Таким чином, RB SiC може витримувати сильні удари, а також високошвидкісне стирання під впливом високих температур; це подовжує термін його служби в гірничодобувній промисловості та інших галузях, що працюють в умовах високих температур. Крім того, стійкість до окислення і корозії робить RB SiC ідеальним для використання в хімічній промисловості.

Реакційно зв'язаний карбід кремнію отримують шляхом інфільтрації розплавленого кремнію в пористі вуглецеві або графітові преформи, де він реагує з вуглецем, утворюючи додаткові частинки SiC, які потім знову приєднуються до вихідної матриці карбіду кремнію. Цей метод виробництва кераміки значно швидший за традиційні методи, які покладаються на агломератори для спікання порошку в щільні тіла; результатом є високоміцні матеріали з винятковими допусками на розміри після випалу та відмінною механічною міцністю.

Реакційно зв'язаний карбід кремнію (RB SiC) значно дешевший і має меншу твердість порівняно зі спеченим карбідом кремнію, що робить його придатним для застосувань, які вимагають більшої пористості або проникності для газів і рідин. Реакційно зв'язаний карбід кремнію також може похвалитися винятковою стійкістю до термічних ударів - тобто він може витримувати різкі коливання температури без втрати міцності або властивостей - що робить RB SiC чудовим вибором матеріалу для насосів, механічних ущільнень, підшипників та іншого промислового обладнання.

Висока пластичність

Реакційне зв'язування - це метод формування кераміки, який передбачає просочування пористих вуглецевих преформ рідким кремнієм, який реагує з вуглецем і утворює більше SiC, таким чином скріплюючи вихідний вуглецевий матеріал разом.

Цей процес забезпечує набагато вищу пластичність, ніж звичайні процеси, і дозволяє виробляти складні вироби з RBSC майже сітчастої форми за значно нижчих температур.

Традиційне спікання RBSC вимагає дуже високих температур; залежно від методу, що використовується (реакційне склеювання, гаряче пресування або без тиску), температура може перевищувати 2200 градусів за Цельсієм. Однак з появою технології реакційного склеювання процес можна виконувати за значно нижчих температур.

Щоб максимізувати міцність на вигин, рідкий кремній повинен проникати через капілярні канали, не перекриваючи їх. Типовий процес поєднує порошок a-SiC з графітом або органічним зв'язуючим, що підвищує екзотермічність інфільтрації; це призводить до утворення фаз B-C-SiC і зменшення кількості залишкового кремнію [5].

Гелеве лиття використовує гелеутворюючі системи для формування мікроструктури та механічних властивостей кінцевих продуктів. Акриламід (АМ), найбільш часто використовуваний мономер для цього застосування, однак, є нейротоксичним через інгібування киснем процесу полімеризації і потребує нетоксичних систем гелеутворення в якості альтернативи.

Менша щільність

Реакційно зв'язаний карбід кремнію має нижчу твердість і міцність, ніж спечений, проте пропонує чудову зносостійкість, термостійкість і хімічну стійкість. Доступний у різних формах, розмірах і з різними допусками, реакційно зв'язаний карбід кремнію є універсальним матеріалом, що ідеально підходить для механічних ущільнень, підшипників, труб, дроселів, а також великих зносостійких компонентів, що використовуються в гірничодобувній та інших галузях промисловості.

Процеси реакційного зв'язування для виготовлення кераміки SiC включають інфільтрацію пористих вуглецевих або графітових преформ рідким кремнієвим розплавом, що створює реакцію на місці між ним і вуглецем з утворенням b-SiC, який зв'язує вихідні частинки a-SiC разом. Капілярні канали, що залишилися непрореагованими, заповнюються залишками кремнієвої рідини.

Однією з переваг виробництва RBSC є те, що воно може здійснюватися за нижчих температур, ніж спікання; однак вироблена кераміка може містити значну кількість вільного кремнію, який може зруйнуватися під тиском під час обробки або використання.

Щоб зменшити кількість вільного кремнію, важливо підтримувати короткий час РС і додавати до преформи сажу. Це може збільшити відносну щільність матеріалу зеленого тіла, одночасно підвищуючи міцність на вигин і модуль пружності при згинанні, оскільки вміст сажі в преформі збільшується до 15 вагових відсотків.