Пазарът на влакна от силициев карбид

Въз основа на формата си пазарът на силициево карбидно влакно може да бъде разделен на непрекъснати и тъкани продукти от силициево карбидно влакно. С увеличаването на промишленото производство, идващо от аерокосмическия и отбранителния сектор и енергетиката, които използват непрекъснати силициевокарбидни влакна за създаване на ядрени реактори, като основни двигатели.

Устойчив на високи температури

Високотемпературната устойчивост на влакната от силициев карбид ги прави отличен материал за подсилване на метали и пластмаси, като се получават композити с висока якост на опън и модул на еластичност. Освен това електродите от силициев карбид се използват широко в пещи и индукционни котлони като промишлен източник на топлина; освен това той може да бъде легиран с азотни, фосфорни, алуминиеви или галиеви допанти за получаване на полупроводници от n- и p-тип.

Силициевият карбид издържа добре на високи температури, като същевременно е химически стабилен и с постоянни размери, което го прави отличен избор на материал за подложки за подложки за вафли и лопатки в пещи за полупроводници, както и за облицовки на пещи, износващи се плочи и облицовъчни тръби в заводи за производство на електроника.

Изграждането на ядрени съоръжения в развитите и развиващите се страни напредва бързо, което може да увеличи търсенето на енергийни и захранващи компоненти, които съдържат изолационни материали от силициев карбид, като например енергийните реактори, които ги използват широко като изолационен материал.

Методите за производство на устойчиви на високи температури влакна от силициев карбид се състоят от три етапа: получаване на прекурсорни влакна чрез центрофугиране на поликарбосилан, потапяне на тези прекурсорни влакна в реакционни мономери за накисване и втвърдяване, за да се постигне идеално съотношение между дебелината на омрежващия слой и диаметъра на влакното от 0,1-0,99, и накрая крекинг в инертен газ, за да се получат SiC влакна, които предлагат отлична температурна устойчивост, както и намалени производствени разходи и подходящи свойства на огъване. Крайните продукти притежават отлична устойчивост на високи температури, ниски производствени разходи и добри свойства на огъване за техните приложения.

Материал за подсилване

Влакната от силициев карбид се използват като подсилващ материал в композити с керамична матрица (CMC). Свойствата му го правят подходящо за използване в много приложения в енергийната индустрия, като например във въглищни електроцентрали и ядрени реактори, както и в топлоустойчиви завеси и колани. Устойчивостта на влакната от силициев карбид на високи температури и дълготрайността им ги правят отличен избор като съставка на материали за подсилване на CMC, като например термоустойчиви завеси или колани.

От 2008 г. насам беше постигнат значителен напредък в техниките за производство на влакна от силициев карбид, което доведе до почти стехиометрични влакна с малък диаметър и свойства, подходящи за повечето приложения в керамични матрични композити (CMC) и ядрената енергетика. За съжаление производствените разходи все още ограничават използването им.

Търсенето на влакна от силициев карбид в Северна Америка се увеличава бързо, тъй като аерокосмическата и военната промишленост се разширяват, което се дължи на голямото търсене на търговски самолети, както и на нарастващите разходи за отбрана в региона. Увеличените разходи следва да стимулират увеличаването на хибридните композити с алуминиева метална матрица, подсилени с фибри от силициев карбид.

Световният пазар на силициевокарбидни влакна може да бъде разделен по форма и приложение. Непрекъснатите влакна от силициев карбид държат най-голям пазарен дял през 2023 г. и се очаква да отбелязват сложен годишен ръст с очакван сложен годишен ръст от 35,9% в периода 2024-2030 г. Тези лесни за работа влакна могат лесно да бъдат интегрирани в компоненти със сложна форма, а радиационната им устойчивост привлича вниманието на отраслите за производство на ядрена енергия.

Композити с метална матрица

Влакната от силициев карбид могат да помогнат на самолетните двигатели да намалят теглото и разходите си, като намалят използваните материали, носещи тежестта. Производството му обаче е свързано с редица предизвикателства, като например да издържа на високи температури, без да се напуква, както и да притежава свойства, свързани с устойчивостта на корозия и умора на материалите.

Един от вариантите за подобряване на композитните материали е създаването на нови метали, които осигуряват по-добро съответствие между подсилващите материали и подсилващите метали, което води до по-здрави и издръжливи композитни материали. Друг подход би могъл да включва използването на керамични матрици, които правят композитите по-леки, като същевременно позволяват оформянето на влакната в различни форми.

Композитите с алуминиева матрица, подсилени с борови влакна, произвеждани за компоненти на реактивни двигатели, имат предимството да са два пъти по-здрави и по-топлоустойчиви от сплавите на никелова основа, но струват около $100 по-малко на килограм за производство - което представлява значително подобрение в сравнение с конвенционалните никелови сплави, които понастоящем са стандартни за повечето компоненти на въздухоплавателни средства.

За създаването на подсилени с бор композити с метална матрица влакната от силициев карбид трябва първо да бъдат покрити с метал, за да се повиши тяхната омокряемост с металната матрица, и да бъдат подредени на купчини и нагряти под налягане, преди да бъдат запълнени между всяка купчина, като се използва метален прах на матрицата, смесен с органично свързващо вещество.

Приложения

Влакната от силициев карбид са форма на огнеупорен материал, използван в множество приложения, включително термоустойчиви материали за реактивни двигатели и композити с керамична матрица, армировъчен материал за високотемпературни колани и филтърни платна, филтриране на високотемпературни газове или метали през филтърни платна и ключов компонент в композити с метална матрица, подсилени със силициев карбид - приложения, които следва да допринесат значително за растежа на приходите на пазара.

До 2024 г. тъканите влакна от силициев карбид вероятно ще доминират на световния пазар поради своите превъзходни механични свойства и производствена гъвкавост. Тъканите влакна от силициев карбид могат лесно да бъдат втъкани в различни структури, като маркучи, тръби или торби, и се отличават с отлична износоустойчивост, което ги прави най-добрият избор за автомобилни части.

Silicon Carbide Fiber може да задмине традиционните суперсплави на никелова основа, като е два пъти по-здрав и 20% по-лек, с подобрена химическа стабилност, химическа издръжливост, топлоустойчивост, топлопроводимост и дълготрайност. Освен това кристалната структура на SiC може да издържа на по-високи нива на напрежение на опън, без да се деформира или счупи.

American Elements предлага впечатляваща гама от съвременни материали за използване в авиацията и електрониката в САЩ. Сред тях са SiC влакна от Sylramic, произвеждани от COI Ceramics Inc. и опаковани на 3-инчови картонени макари; те могат да бъдат тъкани или залепени според индивидуалните заявки на клиента в множество модели на тъкане; освен това се предлагат в множество размери и дължини за максимална гъвкавост.