Reakčně vázaný SiC - optimální výkon pro extrémní podmínky

Reaction Bonded SiC (RBSC) je hustý keramický materiál složený z karbidu křemíku a uhlíkových částic. Vypalováním dochází k minimálním změnám jeho rozměrů, což umožňuje výrobu téměř čistého tvaru bez dodatečných nákladů na opracování po vypálení.

Bylo zjištěno, že struktura pórů RBSC závisí na několika klíčových proměnných souvisejících se stupněm grafitizace, velikostí a morfologií zdrojů uhlíku; jejich vliv na reaktivitu uhlíku vůči křemíkové tavenině byl obrovský.

Vysoká pevnost

Karbid křemíku je extrémně pevný a tuhý materiál, který odolává vysokému namáhání, aniž by došlo k porušení jeho strukturální integrity. Díky své nízké hustotě a vysoké měrné tuhosti je karbid křemíku žádaným materiálem v situacích, jako jsou vesmírné teleskopy, kde je třeba brát v úvahu omezení hmotnosti.

Díky chemické inertnosti je RB SiC ideální pro aplikace, kde dochází ke kontaktu s agresivními chemikáliemi. Kromě toho je díky své odolnosti vůči teplotním šokům schopen odolávat náhlým změnám podmínek prostředí.

Pro zvýšení pevnosti v ohybu a modulu pružnosti RB SiC jsme zkoumali, jak různé obsahy uhlíku ovlivňují jeho mikrostrukturu. Použitím kompozitního roztoku prekurzorů PF a FA jsme byli schopni řídit obsah i krystalinitu uhlíku v naší porézní předloze, čímž jsme získali RB SiC s vyšší pevností v ohybu a moduly pružnosti.

Vysoká tepelná vodivost

SiC je vysoce tepelně vodivý, s přibližnou vodivostí 300 W/mK, což z RBSC činí vynikající volbu pro aplikace vyžadující vysoký teplotní výkon.

RBSC se vyznačuje vynikající odolností proti abrazivnímu a erozivnímu opotřebení, takže je ideální pro náročné průmyslové prostředí. Jeho nízký koeficient tepelné roztažnosti navíc umožňuje rychlé kolísání teplot bez narušení strukturální integrity.

Rozložení velikosti částic surovin používaných při přípravě předlisků RBSC má obrovský vliv na jejich mikrostrukturu a fyzikální vlastnosti, jako je pevnost v ohybu a modul pružnosti. Zvýšení obsahu sazí má za následek zlepšení mikrostruktury s větší pevností v ohybu a hodnotami modulu pružnosti u hotových výrobků s lepší mikrostrukturou.

Rozšíření při nízkých teplotách

Reaction Bonded SiC nabízí aplikacím, které vyžadují odolnost vůči vysokým teplotám, vynikající schopnost tepelné roztažnosti, které se dosahuje použitím sazí a mikrosférického grafitu při výrobě. Složení, struktura a vlastnosti Reaction Bonded SiC se liší v závislosti na obsahu uhlíku, jeho podílu, morfologii a formě použitých zdrojů uhlíku.

Reakční lepení představuje účinnou metodu výroby keramických materiálů, jako jsou žáruvzdorné materiály, porézní filtrační tělesa a opotřebitelné součásti, například mechanická těsnění a ložiska.

RB SiC je mimořádně robustní a spolehlivý materiál, který vyniká v různých prostředích. Díky své nízké tepelné roztažnosti je tento materiál ideální pro aplikace vyžadující přesnou rozměrovou stabilitu, jako jsou čerpadla, ložiska a tlumivky pro regulaci průtoku. Kromě toho lze tento všestranný materiál použít také k výrobě součástí pro zařízení na výrobu polovodičů, jako jsou součásti pro manipulaci s destičkami.

Nízké tření

Reakčně vázaný karbid křemíku (RBSC) je přizpůsobivý keramický materiál, který lze tvarovat do složitých forem pro profesionální a průmyslové použití. RBSC se vyznačuje vynikající odolností proti opotřebení s nízkým koeficientem roztažnosti, odolností proti korozi a také vynikajícími elektrickými vlastnostmi.

RBSC se vyrábí infiltrací porézních forem karbidu křemíku tekutým křemíkem. Vzniká tak keramika s nepropustnou strukturou, odolná vůči mírně žíravým a kyselým kapalinám i lehkým uhlovodíkům. Kromě toho její nepropustné složení a povrchová struktura snižují tření, což prodlužuje životnost součástek, a je lehká a tuhá, takže je vhodná pro vesmírné teleskopy, kde existují limity hmotnosti užitečného zatížení; její vysoce rozměrově stabilní povrch dále zvyšuje hodnotu.

Vysoká chemická odolnost

Reakčně vázaný SiC je vysoce odolný vůči chemické korozi, takže je ideální pro prostředí s korozivními materiály. Kromě toho je díky své nízké tepelné roztažnosti a pevnosti schopen odolávat extrémním teplotám.

Reakčně vázaná výroba zahrnuje vstřikování roztaveného křemíku do porézního uhlíkového materiálu zabaleného do tvaru požadovaného dílu, kde pak reaguje s molekulami uhlíku za vzniku karbidu křemíku.

Výzkumem bylo zjištěno, že pevnost v ohybu, modul pružnosti a pórovitost RBSC keramiky závisí na obsahu a podílu výchozího materiálu uhlíku. Dosažení přiměřené gradace jak z hlediska zdroje uhlíku, tak morfologie výrazně zvyšuje výkonnost; to zajišťuje rovnoměrné rozložení volných sikových částic v těsně zabalené mikrostruktuře a vynikající vlastnosti konečných výrobků.