كربيد السيليكون المعاد بلورته

كربيد السيليكون هو سيراميك شديد الصلابة يتمتع بثبات فائق في درجات الحرارة ومقاومة للتآكل، مما يجعله يُستخدم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والمعدنية والصناعات المقاومة للتآكل.

يتم إنتاج RSiC من خلال عملية التخثر بالتبخير والتخثر في درجة حرارة عالية ويتميز بمسامية مفتوحة تتراوح بين 11-15%، وأحجام حبيبات كبيرة وعدم وجود انكماش أثناء عملية الحرق.

مسامية عالية

ويختلف كربيد السيليكون المعاد بلورته عن العديد من السيراميك المسامي في أنه لا يتقلص أثناء الحرق، مما يتيح إنشاء أجزاء أكبر بتكاليف طاقة أقل وفي دورات إنتاج أقصر. وعلاوة على ذلك، يمكن لهذه المادة أن تتحمل الصدمات الحرارية ودرجات الحرارة المرتفعة دون أن تتضرر هياكلها.

يلعب حجم المسام والبنية المجهرية دورًا أساسيًا في تحديد المقاومة الكهربائية لكربيد السيليكون المسامي. من خلال تغيير درجة حرارة التلبيد وإعدادات الضغط CIP، يمكن تصميم أحجام المسام خصيصًا لتطبيقات معينة بينما تسمح لك تعديلات التركيب الكيميائي بتغيير مساميتها وفقًا لذلك.

ويمكن أيضًا التحكم في أحجام المسام من خلال إضافات المرحلة الثانية مثل الأكاسيد أو السيليسيدات. من خلال التلاعب بالعوامل التي تؤثر على المقاومة الكهربائية في كربيد السيليكون المسامي، قد تظهر تطبيقات جديدة ومثيرة في العديد من المجالات.

قوة عالية

يتميز سيراميك كربيد السيليكون المعاد بلورته ببنية مجهرية متطورة تمنحه خواص ميكانيكية وحرارية وكهربائية استثنائية في جميع درجات الحرارة، بما في ذلك ثبات الأبعاد ومقاومة التآكل والقوة حتى في مستويات الحرارة القصوى. وبفضل هذه الخصائص، يُعد سيراميك RSiC خياراً ممتازاً للاستخدام كأثاث للأفران (مثل الأفران النفقية والمكوكية والأفران ذات الأسطوانة المزدوجة) أو حتى ألواح الدروع ضد هجمات الصواريخ الباليستية.

يفتقر كربيد السيليكون المرتبط بالسيليكات (SiC)، المنتج من مسحوق كربيد السيليكون الخشن والمتوسط الحبيبات الملبد بمادة رابطة من الألوميني سيليكات 5-15%، إلى بنية متجانسة وقوة انثناء فائقة؛ بالإضافة إلى أنه يُظهر مقاومة أكسدة فائقة. وبالمقارنة، يتميز RSiC بهيكل أكثر تجانسًا مع قوة انثناء أكبر بالإضافة إلى زيادة مقاومة الأكسدة.

يتم إنتاج RSiC من خلال عملية التكثيف بالتبخير والتكثيف التي تخلق مادة أكثر نقاءً وكثافة من عمليات التلبيد بالمسحوق القياسية، مما يعني أن هناك حاجة إلى كمية أقل من السيليكون المعدني لملء مسامه، وبالتالي تقليل خطر التشقق أثناء التلبيد مع توفير هندسة أكثر دقة للجزء بسبب عدم وجود انكماش أثناء التغلغل.

ثبات حراري عالٍ

يتميز كربيد السيليكون بثبات كيميائي فائق ومقاومة للصدمات الحرارية، مع معامل تمدد منخفض. ويمكنه تحمل درجات حرارة تصل إلى 2,200 درجة مئوية. ونظراً لهذا الثبات في درجات الحرارة العالية، فإن كربيد السيليكون يعد خياراً ممتازاً للمواد المستخدمة في تطبيقات توليد الطاقة مثل المفاعلات النووية أو محطات الطاقة الشمسية.

يُعد التلبيد التفاعلي أحد أكثر طرق إنتاج السيراميك استخدامًا على نطاق واسع، حيث يتم خلط ذرات السيليكون والكربون معًا في مسحوق السيليكا لتشكيل مادة خزفية ذات خصائص صلبة من الماس وهياكل مضغوطة تنتج أجزاء مختلفة الشكل.

تُعد شركات CoorsTek وSaint-Gobain Ceramic Materials وESK-SIC GmbH وFiven من بين الشركات الرائدة في السوق في مجال تصنيع كربيد السيليكون المعاد بلورته، حيث تتمتع كل منها بتاريخ طويل في صناعاتها وتركيز قوي على الابتكار. وعلى الرغم من أن أرقام مبيعاتها الدقيقة قد لا تكون متاحة علنًا، إلا أن هذه الشركات تحتفظ بوجود كبير في السوق ويبدو أنها في وضع جيد يسمح لها بالتوسع المستمر في المستقبل.

مقاومة عالية للتآكل

ويتميز كربيد السيليكون بمقاومة فائقة للتآكل بسبب تركيبته المادية الطبيعية من الحبيبات المتشابكة التي تشبه الألواح والتي تمتد بشكل عمودي على طول سطحه. وعلاوةً على ذلك، توفر بنيته المجهرية الفريدة من نوعها مقاومة غير مسبوقة للتآكل/التآكل/مقاومة الصدمات الحرارية بالإضافة إلى ثبات الأبعاد في درجات الحرارة المرتفعة؛ مما يجعله المادة المثالية لإنتاج أثاث الأفران والتطبيقات الأخرى ذات درجات الحرارة العالية في الصناعة.

يمكن تشكيل كربيد السيليكون المعاد بلورته باستخدام عمليات الصب الانزلاقي والبثق والقولبة بالحقن لإنتاج مادة ذات قوة فائقة في درجات حرارة عالية جدًا. إن قوته تجعله مناسبًا بشكل خاص لبناء إطارات الهياكل الحاملة في الأفران النفقية والأفران المكوكية والأفران التي تعمل بالحرق السفلي حيث يسمح لها بتحمل درجات الحرارة العالية جدًا مع تحسين مقاومة الأكسدة لبطانة القمائن وتقليل استهلاك الطاقة.

كما يوفر كربيد السيليكون المعاد بلورته إمكانات كبيرة لإنتاج السيراميك المعزز بالمعادن، مما يوفر وسيلة فعالة للجمع بين المعادن والسيراميك في المكونات التقنية المتقدمة المستخدمة في أبراج الطاقة الشمسية.