Fordele ved siliciumcarbidfibre

Siliciumcarbidfibre er et højtydende keramisk materiale med mange fordele, herunder modstandsdygtighed over for oxidation ved høje temperaturer, hårdhed, styrke og lav massefylde. Desuden har det fremragende egenskaber i forhold til korrosionsbestandighed og termisk stabilitet.

COVID-19 har haft en negativ indvirkning på mange industriers efterspørgsel og forsyningskæder, hvilket har ført til produktionsnedgang blandt producenter inden for luft- og rumfart samt forsvar.

Modstandsdygtighed over for høje temperaturer

Siliciumcarbidfibre skiller sig ud som et enestående valg til metal- og keramiske matrixkompositter på grund af deres ekstreme modstandsdygtighed over for høje temperaturer, takket være deres enestående brudstyrke og modstandsdygtighed over for oxidation, der gør, at de forbliver intakte ved temperaturer på over 1000 F (540degF). Deres stabilitet ligger i deres lave iltindhold, der sikrer højtemperaturstabilitet over tid.

Dette materiale er et let, men højtydende alternativ til nikkelbaserede superlegeringer, der giver samme styrke, varmebestandighed og kemiske inerti, samtidig med at det er lettere og mere holdbart. Desuden betyder dets kemisk inerte natur, at det modstår både korrosion og kemiske skader.

Der er skabt en innovativ fremstillingsproces til fremstilling af højtemperaturbestandige siliciumcarbidfibre. Ved at bruge lavmolekylær silan (LPS) som råmateriale og reagere det med en organisk forbindelse, der indeholder fortætningselementer for at producere AL- og Y-holdig polycarbosilan (PACS og PYCS), spindes der derefter kontinuerlige fibre ved hjælp af smeltespindingsteknologi, før de sintres for at danne højtemperaturbestandige SiC-fibre.

Høj styrke

Siliciumcarbidfibre er et stærkt materiale, der kan modstå ekstreme temperaturer. Takket være dets støkiometriske sammensætning og polykrystallinske mikrostruktur giver det høj trækstyrke, mens dets hårdhed og kemiske modstandsdygtighed gør det velegnet til metalhærdningsprocesser samt til olieafkøling i metalafkølingsoperationer. Desuden kan siliciumcarbid modstå højtryksmiljøer - hvilket gør det til en fremragende mulighed for oliepumpetætninger samt andre mekaniske produkter, der arbejder under disse omstændigheder.

Stigende rumfarts- og militærproduktion, øget NASA-finansiering og andre faktorer forventes at føre til en stigning i den nordamerikanske efterspørgsel efter siliciumcarbidfibre, der bruges i keramiske bremseskiver til sportsvogne samt skudsikre veste.

NASA Glenn Research Center har udviklet en mikrobølgeproces til fremstilling af stærkere SiC-tråde, som hjælper producenterne med at reducere strømkrav, behandlingstemperaturer og behandlingstider samt helbrede beskadigede SiC-tråde eller SiC-tråde af lav kvalitet for at forbedre ydeevnen. Desuden sparer denne innovative proces arbejdsomkostninger, samtidig med at den øger udbyttet af brugbart SiC.

Stabilitet ved høje temperaturer

Siliciumcarbidfibre er kendt for at være ekstremt hårde og holdbare materialer med fremragende varmeledningsevne og modstandsdygtighed over for varmeudvidelse, korrosionsbestandighed, høj modulusstyrke og lave varmeudvidelseshastigheder og styrkeegenskaber - kvaliteter, der gør dem velegnede til olieafkølingsprocesser i metalhærdning samt til brug i slidbestandige materialer eller keramiske matrixkompositter.

Markedsvækst for siliciumcarbidfibre Markedet for kontinuerlige siliciumcarbidfibre vokser hurtigt på grund af rumfarts- og forsvarsindustriens efterspørgsel efter letvægtskomponenter. På grund af sin overlegne modstandsdygtighed over for oxidation og kemiske renhed kan kontinuerlige siliciumcarbidfibre findes i mange anvendelser; mens vævede siliciumcarbidfibre endda kan være egnede til højtemperaturanvendelser som f.eks. atomreaktorer eller metallurgiske ovne.

SEM blev brugt til at undersøge overflademorfologien på de forberedte SiC-9- og SiC-14-fibre, der blev produceret på vores laboratorium. Oxygenindholdet i disse prøver var kun 0,07 vægtprocent - betydeligt under deres støkiometriske forhold af SiC. Den termiske stabilitet var fremragende uden påviselige ændringer, selv under længerevarende varmebehandlinger.

Modstandsdygtighed over for korrosion

Siliciumcarbidfibre er et avanceret keramisk materiale med overlegne termiske, kemiske og mekaniske egenskaber. Deres evne til at modstå høje temperaturer gør dem velegnede til anvendelser, hvor andre materialer ville blive nedbrudt eller svigte hurtigt; mens deres krybbestandighed, oxidationsmodstand, udmattelsesmodstand og krybbestandighed gør dem til velegnede materialer til rumfart og militært udstyr.

SiC-fibrenes korrosionsbestandighed skyldes deres lave poretæthed og høje specifikke overfladeareal, der opnås gennem en infiltrations-pyrolyseproces. Polycarbosilan fra forløbermolekyler trænger ind i porerne for at danne sekundært siliciumcarbid, som derefter reducerer porestørrelsen; grønne prøver fremstillet gennem dette trin gennemgår derefter flere cyklusser af infiltration-pyrolyse, som øger deres tæthed, mens porøsiteten mindskes.

COVID-19-pandemien har skabt kaos i mange industriers udbuds- og efterspørgselskæder. Talrige fabrikker er lukket ned, mens flyselskaber og forsvarsindustrien har svært ved at operere på grund af rejse- og fragtrestriktioner.