Reaktionsgebundenes SiC - Optimale Leistung für extreme Bedingungen

Reaktionsgebundenes SiC (RBSC) ist ein dichtes keramisches Material, das aus Siliziumkarbid und Kohlenstoffpartikeln besteht. Das Brennen führt zu einer minimalen Veränderung der Abmessungen und ermöglicht die Herstellung einer nahezu reinen Form ohne zusätzliche Bearbeitungskosten nach dem Brennen.

Es wurde festgestellt, dass die RBSC-Porenstruktur von mehreren Schlüsselvariablen abhängt, die mit dem Graphitierungsgrad, der Größe und der Morphologie der Kohlenstoffquellen zusammenhängen; ihr Einfluss auf die Reaktivität des Kohlenstoffs gegenüber der Siliziumschmelze war immens.

Hohe Festigkeit

Siliziumkarbid ist ein extrem starkes und steifes Material, das hohen Belastungen standhalten kann, ohne seine strukturelle Integrität zu verlieren. Aufgrund seiner geringen Dichte und hohen spezifischen Steifigkeit ist Siliziumkarbid ein wünschenswertes Material für Situationen wie Weltraumteleskope, bei denen Gewichtsbeschränkungen berücksichtigt werden müssen.

Die chemische Beständigkeit von RB SiC macht es ideal für Anwendungen, bei denen es mit aggressiven Chemikalien in Kontakt kommt. Außerdem kann es aufgrund seiner Temperaturwechselbeständigkeit plötzlichen Änderungen der Umgebungsbedingungen widerstehen.

Um die Biegefestigkeit und den Elastizitätsmodul von RB-SiC zu erhöhen, haben wir untersucht, wie sich unterschiedliche Kohlenstoffgehalte auf die Mikrostruktur auswirken. Durch die Verwendung einer zusammengesetzten Vorläuferlösung aus PF- und FA-Vorläufern konnten wir sowohl den Gehalt als auch die Kristallinität des Kohlenstoffs in unserer porösen Vorform steuern und so RB-SiC mit höherer Biegefestigkeit und höherem Elastizitätsmodul herstellen.

Hohe Wärmeleitfähigkeit

SiC ist hoch wärmeleitend, mit einer ungefähren Leitfähigkeit von 300 W/mK - was RBSC zu einer hervorragenden Option für Anwendungen macht, die eine hohe Temperaturleistung erfordern.

RBSC zeichnet sich durch eine hervorragende Beständigkeit gegen abrasiven und erosiven Verschleiß aus und ist damit ideal für anspruchsvolle industrielle Umgebungen. Außerdem ermöglicht sein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient schnelle Temperaturschwankungen ohne Beeinträchtigung der strukturellen Integrität.

Die Partikelgrößenverteilung des Rohmaterials, die bei der Herstellung von RBSC-Vorformlingen verwendet wird, hat enorme Auswirkungen auf deren Mikrostruktur und physikalische Eigenschaften, wie z. B. die Biegefestigkeit und den Elastizitätsmodul. Eine Erhöhung des Rußgehalts führt zu einer verbesserten Mikrostruktur mit höheren Werten für Biegefestigkeit und Elastizitätsmodul in den fertigen Produkten mit besserer Mikrostruktur.

Expansion bei niedrigen Temperaturen

Reaction Bonded SiC bietet Anwendungen, die eine hohe Temperaturbeständigkeit erfordern, ein hervorragendes Wärmeausdehnungsvermögen, das durch die Verwendung von Ruß und mikrokugelförmigem Graphit in seinem Herstellungsprozess erreicht wird. Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften von reaktionsgebundenem SiC variieren je nach Kohlenstoffgehalt, Anteil, Morphologie und Form der verwendeten Kohlenstoffquellen.

Die Reaktionsbindung ist ein wirksames Verfahren zur Herstellung von keramischen Werkstoffen wie feuerfesten Materialien, porösen Filterkörpern und Verschleißteilen wie mechanischen Dichtungen und Lagern.

RB SiC ist ein äußerst robustes und zuverlässiges Material, das sich in verschiedenen Umgebungen bewährt. Aufgrund seiner geringen Wärmeausdehnung eignet sich dieses Material perfekt für Anwendungen, die eine präzise Maßhaltigkeit erfordern, wie z. B. Pumpen, Lager und Durchflussregelungsdrosseln. Darüber hinaus kann dieses vielseitige Material auch zur Herstellung von Komponenten für Halbleiterfertigungsanlagen wie Wafer-Handling-Komponenten verwendet werden.

Geringe Reibung

Reaktionsgebundenes Siliziumkarbid (RBSC) ist ein anpassungsfähiges keramisches Material, das sich für professionelle und industrielle Anwendungen in komplizierte Formen bringen lässt. RBSC verfügt über eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten, Korrosionsbeständigkeit und hervorragende elektrische Eigenschaften.

RBSC wird durch Infiltration poröser Siliziumkarbid-Vorformlinge mit flüssigem Silizium hergestellt. Dadurch entsteht eine Keramik mit einer undurchlässigen Struktur, die gegen mäßig ätzende und saure Flüssigkeiten sowie leichte Kohlenwasserstoffe beständig ist. Darüber hinaus verringern die undurchlässige Zusammensetzung und die Oberflächenstruktur die Reibung, was zu einer längeren Lebensdauer der Komponenten führt, und sie ist leicht und steif, so dass sie sich für Weltraumteleskope eignet, bei denen das Gewicht der Nutzlast begrenzt ist; ihre äußerst formstabile Oberfläche erhöht den Wert zusätzlich.

Hohe chemische Beständigkeit

Reaction Bonded SiC ist äußerst resistent gegen chemische Korrosion und eignet sich daher ideal für Umgebungen mit korrosiven Materialien. Dank seiner geringen Wärmeausdehnung und Festigkeit kann es auch extremen Temperaturen standhalten.

Bei der reaktionsgebundenen Herstellung wird geschmolzenes Silizium in poröses Kohlenstoffmaterial eingespritzt, das in die Form des gewünschten Teils gepackt wird, wo es dann mit Kohlenstoffmolekülen reagiert und Siliziumkarbid bildet.

Die Forschung hat gezeigt, dass die Biegefestigkeit, der Elastizitätsmodul und die Porosität von RBSC-Keramiken von ihrem Gehalt und dem Anteil der Kohlenstoffquelle abhängen. Eine angemessene Abstufung in Bezug auf die Kohlenstoffquelle und die Morphologie verbessert die Leistung erheblich; dies gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der freien sic-Partikel innerhalb einer dicht gepackten Mikrostruktur und hervorragende Eigenschaften für die Endprodukte.