Перекристалізований карбід кремнію

Карбід кремнію стає все більш популярним матеріалом у різних галузях промисловості завдяки своїм вражаючим механічним та електричним властивостям, зокрема, низькому коефіцієнту теплового розширення та міцності. Завдяки цим властивостям він є ідеальним кандидатом для виготовлення дзеркал телескопів.

Представлено метод отримання рекристалізованого карбіду кремнію, що полягає в карботермічному відновленні. Цей процес нагріває формоване тіло до 2000 градусів за Цельсієм протягом двох або більше годин.

Високотемпературна міцність

Рекристалізований карбід кремнію (RSiC) - це передова технічна кераміка, що використовується у високопродуктивних сферах, таких як аерокосмічна промисловість. RSiC має виняткові хімічні та механічні властивості при екстремальних температурах кінцевого використання; його мікроструктура складається з переплетених пластинчастих зерен, які надають йому високу міцність, в'язкість, зносостійкість і низький коефіцієнт теплового розширення, а також хороші властивості корозійної стійкості. Має високу зносостійкість.

Існують різні методи виробництва щільної кераміки SiC, включаючи рекристалізацію, реакційне спікання, спікання в рідкій фазі, гаряче пресування та гаряче ізостатичне спікання. Хоча деякі з цих процесів використовують допоміжні речовини для спікання, які погіршують чистоту кераміки, всі методи дозволяють отримати щільну кераміку з відмінними тепловими характеристиками в широкому діапазоні температур.

SiC вирізняється з-поміж традиційних вогнетривких матеріалів високою температурною міцністю та стійкістю, що підвищує його довговічність у суворих умовах, роблячи його ідеальним для використання в керамічній промисловості. Завдяки своїй чудовій міцності та стійкості до окислення, щільна кераміка SiC є найкращим вибором для використання в печах і газових пальниках, а також у сажових фільтрах для дизельних двигунів; крім того, її навіть можна знайти у високоефективній балістичній броні для захисту від існуючих та майбутніх загроз.

Стійкість до високих температур

Рекристалізований карбід кремнію (RSiC) - це сучасний високотемпературний вогнетривкий керамічний матеріал з чудовими властивостями стійкості до термічних ударів. Як такий, RSiC можна знайти в найрізноманітніших сферах застосування, таких як газові пальники, дизельні сажові фільтри, теплообмінники та теплообмінники. Завдяки винятковій хімічній та окислювальній стійкості, а також жорсткості, що протистоїть коливанням теплового розширення/стиснення, RSiC має безліч промислових застосувань, в яких він перевершує інші матеріали.

Крім того, що RSiC є надзвичайно міцним матеріалом, він може похвалитися видатною міцністю при кімнатній температурі. Його можна легко формувати у складні форми, при цьому він стійкий до ерозії від полум'я та впливу шлаків, а також стійкий до стирання та згинання - він навіть діє як електричний ізолятор!

RSiC складається з порошку карбіду кремнію, вуглецю і сполучного матеріалу, які змішуються разом, а потім формуються у формі для спікання при високих температурах, щоб отримати чистий матеріал RSiC. Під час цього процесу порошок рекристалізується, а зв'язуючий матеріал розсіюється, залишаючи чистий матеріал RSiC.

RSiC - один з найкращих матеріалів, що використовується для високотемпературних застосувань. Завдяки своїй жорсткості та стійкості до корозії/окислення він є чудовим вибором для виготовлення пічних меблів, таких як стрижні, подини та деталі спеціальної форми. Крім того, з цього матеріалу можна виготовляти пористі форми з відкритими порами, які зменшують вагу та енергоспоживання, а також допомагають полегшити випал порцелянових виробів для більшого використання у вашій печі.

Високотемпературна провідність

Карбід кремнію має виняткову теплопровідність при кімнатній температурі, низький коефіцієнт розширення та стійкість до кислотної корозії, що робить його придатним матеріалом для використання в суворих умовах. Карбід кремнію, який можна формувати в різні геометричні форми, також легко витримує високі температури.

Такий матеріал, як глина, зазвичай використовується для виготовлення деталей для печей, таких як садки, подини та ролики, які зменшують навантаження на піч, одночасно збільшуючи коефіцієнт використання та зменшуючи витрати на електроенергію. Крім того, існують пористі форми, які легко пристосовуються до будь-якого контуру внутрішнього простору печі.

RSiC вирізняється з-поміж керамічних аналогів хімічною чистотою та здатністю зберігати міцність за високих температур, що робить його ідеальним матеріалом для використання в компонентах напівпровідникових печей. Крім того, його відмінна хімічна чистота і здатність зберігати міцність при високих температурах роблять його популярним матеріалом для ізоляційних плит, лопаток і опор лотків для пластин. Крім того, цей універсальний матеріал слугує зносостійкими конструкційними деталями в промислових високотемпературних печах.

Кераміка RSIC - це високочистий матеріал SiC з пористою сітчастою структурою, виготовлений за допомогою процесу випаровування-коагуляції та обпалений при температурі 2400 градусів Цельсія. На відміну від порошкового спікання, виробництво RSIC не зазнає усадки під час фази інфільтрації; це дозволяє виготовляти дуже великі деталі з жорсткими допусками порівняно з порошковим спіканням, при цьому вони є дешевшими в цілому.

Стійкість до високотемпературного окислення

Карбід кремнію забезпечує виняткову стійкість до окислення при високих температурах завдяки своєму захисному шару кремнезему, який запобігає безпосередній реакції кисню з основою, відомій як параболічна кінетика. Однак, на жаль, цей процес ускладнюється домішками і місцями зародження, такими як домішки або катіони, які збільшують утворення в'язкого оксидного шару з вищою кисневою проникністю; крім того, швидкість окислення залежить від концентрації катіонів, присутніх на його поверхневому покритті.

Окислення спеченого карбіду кремнію можна змоделювати за допомогою моделі Діла-Гроува, яка може бути застосована для вологих і сухих середовищ, включаючи тонкі плівки товщиною в кілька нанометрів. Точні кінетичні дані для товщин до кількох нанометрів легко отримати за допомогою цього підходу; однак тонкі шари не можуть бути описані лінійно-параболічними кривими через недостатню кількість даних.

Спечений без тиску карбід кремнію (PSSiC) стає все більш популярним матеріалом для створення сопел і клапанів в атомній промисловості, які часто піддаються екстремальним умовам високого тиску і температури, а також абразивному зносу і корозії. Крім того, PSiC також може з великим успіхом використовуватися як антикорозійне покриття для труб.

SSIC виробляється з дуже дрібного порошку, який містить добавки для спікання, а потім обробляється за допомогою традиційних процесів виробництва кераміки і спікається при температурі 2 000 градусів за Цельсієм для спікання. Ця технологія дозволяє виробляти масові обсяги продукції за менших витрат, ніж традиційні методи.