Συσσωματωμένο καρβίδιο πυριτίου

Το καρβίδιο του πυριτίου είναι ένα από τα σκληρότερα κεραμικά υλικά, με εξαιρετικά υψηλή αντοχή και θερμική αγωγιμότητα. Επιπλέον, η αντοχή του στην οξείδωση και τη διάβρωση το καθιστά κατάλληλο για περιβάλλοντα υψηλών θερμοκρασιών.

Το SiC συνδεδεμένο με αντίδραση έχει χονδροειδείς κόκκους και χαμηλή αντοχή στη διάβρωση, ενώ το SiC που έχει πυροσυσσωματωθεί απευθείας είναι πιο πυκνό και προσφέρει βελτιωμένη απόδοση σε υψηλές θερμοκρασίες. Η πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση χρησιμοποιεί πολύ λεπτή σκόνη SiC με πρόσθετα πυροσυσσωμάτωσης χωρίς οξείδια για την παραγωγή πυκνού υλικού με εξαιρετικές φυσικές ιδιότητες.

Σκληρότητα

Το καρβίδιο του πυριτίου είναι ένα από τα σκληρότερα κοινά λειαντικά υλικά, με βαθμό σκληρότητας 9,5 στην κλίμακα Mohs - κοντά στον βαθμό 10 του διαμαντιού. Αυτή η σκληρότητα του προσδίδει εξαιρετική αντοχή στη φθορά ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες- χημικές ουσίες, άλατα, οξέα και αλκάλια δεν αποτελούν μεγάλη απειλή- η αντοχή σε θερμικό σοκ είναι καλή- και επιπλέον το βάρος του είναι το μισό από το βάρος του χάλυβα!

Η πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης προσφέρει πλεονεκτήματα έναντι άλλων διεργασιών, όπως χαμηλές θερμοκρασίες επεξεργασίας και καλή ικανότητα διαμόρφωσης. Επιπλέον, η πλήρης πυκνότητά του και οι ανώτερες μηχανικές του ιδιότητες το καθιστούν κατάλληλο για λειαντικές κατεργασίες, λείανση και στίλβωση, καθώς και για εφαρμογές κοπής, διάτρησης, χάραξης και φρεζαρίσματος.

Το πυροσυσσωματωμένο SiC χρησιμοποιείται ευρέως για εξαρτήματα εξοπλισμού παραγωγής ημιαγωγών, λέιζερ και δομικές εφαρμογές σε αντιδραστήρες σύντηξης λόγω της εξαιρετικής χημικής σταθερότητας, της αντοχής στη θερμοκρασία, της χαμηλής πυκνότητας, της αντοχής, της αντοχής στη φθορά και της χαμηλής ενέργειας ενεργοποίησης. Διατίθενται τόσο βαθμοί SiC συνδεδεμένοι με αντίδραση όσο και απευθείας πυροσυσσωματωμένοι- οι βαθμοί συνδεδεμένοι με αντίδραση προσφέρουν συνήθως χαμηλότερο κόστος με πιο χονδροειδή κοκκομετρία για χαμηλότερη κρούση και θερμική εργασία, ενώ οι βαθμοί απευθείας πυροσυσσωματωμένοι προσφέρουν ανώτερη αντοχή στη φθορά σε υψηλές θερμοκρασίες με λεπτότερη κοκκομετρία που προσφέρει μεγαλύτερη αντοχή στη φθορά σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι βαθμοί Reaction Bonded που έχουν πιο χονδροειδή κόκκους με λεπτότερα μεγέθη κόκκων που τυπικά καθορίζονται και χρησιμοποιούνται συχνότερα. Για μεγαλύτερη σκληρότητα σε συνθήκες εργασίας εργασίας από εφαρμογές εφαρμογής υψηλών θερμοκρασιών ή εργασίας που απαιτούνται από Άμεση πυροσυσσωματωμένων τύπων που χρησιμοποιούνται λόγω ανώτερη αντοχή στη φθορά σε αυξημένες θερμοκρασίες πιο συχνά καθορίζονται σε σύγκριση για χρήση, αντίστοιχα λόγω που έχουν ανώτερη αντοχή στη φθορά σε αυξημένες θερμοκρασίες είναι επιθυμητές και σκληρότητα προτιμώνται πάνω όταν καθορίζονται από ό, τι είτε Απόρριψη μπορεί να χρήση προτιμώνται λόγω που έχουν ανώτερη αντοχή στη φθορά / σκληρότητα σε αυξημένες εργασίες εργασίας που καθορίζονται πιο συχνά απευθείας πυροσυσσωματωμένων τύπων όταν καθορίζονται με άμεσες πυροσυσσωματωμένες ποιότητες μπορεί να χρειάζονται και οι δύο επιλογές καθορίζονται και σκληρότητα που παρέχονται πιο συχνά χρησιμοποιούνται έτσι.

Δύναμη

Το καρβίδιο του πυριτίου είναι ένα εξαιρετικά ισχυρό πυρίμαχο κεραμικό υλικό με εξαιρετική σκληρότητα, αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και αντοχή στη χημική διάβρωση - ιδιότητες που το καθιστούν ένα από τα πιο ευέλικτα πυρίμαχα υλικά στον κόσμο και χρησιμοποιείται σε διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές.

Η πυροσυσσωμάτωση εν θερμώ είναι μία από τις κύριες μεθόδους παραγωγής κεραμικών SiC. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί εξαιρετικά λεπτή σκόνη καρβιδίου του πυριτίου αναμεμειγμένη με πρόσθετα πυροσυσσωμάτωσης, η οποία συμπιέζεται με παραδοσιακές μεθόδους διαμόρφωσης κεραμικών, όπως η ισοστατική πρέσα, η πίεση με μήτρα ή η έγχυση, για την παραγωγή πυκνών δομών που αποτελούνται από μικροσκοπικά σωματίδια που παρέχουν αντοχή.

Η πυροσυσσωμάτωση SiC σε υγρή φάση χωρίς πίεση (LPPSiC) είναι μια άλλη τεχνική συμπύκνωσης για το SiC. Εδώ, υγρό πυρίτιο ή κράμα πυριτίου εισάγεται σε ένα πράσινο σώμα σωματιδίων α-SiC για να σχηματιστεί b-SiC το οποίο αντιδρά και συνδέεται με τα υπάρχοντα σωματίδια α-SiC για να τα συμπυκνώσει και να συμπυκνώσει το σώμα στο σύνολό του.

Το πυροσυσσωματωμένο καρβίδιο του πυριτίου με αντίδραση έχει εξαιρετική ικανότητα μορφοποίησης για πολύπλοκα σχήματα, χαμηλές θερμοκρασίες επεξεργασίας και επίπεδα καθαρότητας- οι μηχανικές του ιδιότητες, όπως η αντοχή σε κάμψη, είναι χαμηλότερες από το κανονικό πυροσυσσωματωμένο καρβίδιο του πυριτίου- για να αυξηθεί αυτή η ιδιότητα είναι απαραίτητο να ελεγχθούν τα υπολειμματικά μεγέθη Si με τον έλεγχο των μεγεθών των σωματιδίων κάτω από 100nm - αυτό το επίτευγμα σηματοδοτεί μια μεγάλη επιτυχία στη βελτίωση της αντοχής των κεραμικών LSiC.

Αντοχή στη διάβρωση

Το καρβίδιο του πυριτίου διαθέτει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και μπορεί να αντέξει θερμοκρασίες έως και 1.900 βαθμούς Κελσίου, καθιστώντας το κατάλληλο για εφαρμογές όπου τα χημικά και θερμικά σοκ μπορεί να προκαλέσουν βλάβη στα εξαρτήματα.

Η διάβρωση στα κεραμικά εμφανίζεται ως αποτέλεσμα του σχηματισμού ενός στρώματος οξειδίου στην επιφάνειά τους, συνήθως πυριτίου ή πυριτικού άλατος, ανάλογα με παράγοντες όπως η περιβαλλοντική έκθεση, οι προσμίξεις, τα βοηθήματα πυροσυσσωμάτωσης, οι φάσεις στα όρια των κόκκων και οι αντιδράσεις που συνέβησαν λίγο αργότερα. Αυτό οδηγεί σε τεράστιες διαφοροποιήσεις στη συμπεριφορά διάβρωσης των υλικών καρβιδίου του πυριτίου και νιτριδίου του πυριτίου.

Καθώς οι πρωταρχικές ανησυχίες κατά το σχεδιασμό υλικών για χρήση σε διαβρωτικά περιβάλλοντα είναι ο ρυθμός επιβίωσης (μετρούμενος ως ρυθμός υποχώρησης σε διαβρωτικό μέσο) και η μηχανική αντοχή (αντοχή σε δακτύλιο C ή αντοχή σε κάμψη τεσσάρων σημείων), η διάβρωση αυξάνει τις επιφανειακές ατέλειες που αποδυναμώνουν την αντοχή του με την πάροδο του χρόνου και μειώνουν τη μηχανική διάρκεια ζωής του.

Το καρβίδιο του πυριτίου σε πυροσυσσωμάτωση είναι μια εξαιρετική επιλογή για χρήση σε σκληρά περιβάλλοντα λόγω του συνδυασμού υψηλής αντοχής και αντοχής στη φθορά, χαμηλής ειδικής πυκνότητας και εξαιρετικών τριβολογικών ιδιοτήτων. Χρησιμοποιείται συχνά σε εξαρτήματα που πρέπει να αντέχουν σε κρουστικά φορτία από μεγάλα φορτία, όπως ακροφύσια ανατινάξεων ή ρουλεμάν για έδρανα ολίσθησης- επιπλέον, χρησιμοποιείται ευρέως σε φρένα ενισχυμένα με ίνες άνθρακα από καρβίδιο πυριτίου ή στην παραγωγή αλεξίσφαιρης θωράκισης, καθώς είναι ανθεκτικό σε υψηλές καταπονήσεις και θερμοκρασίες.

Ανθεκτικότητα

Το καρβίδιο του πυριτίου είναι ένα εξαιρετικά σκληρό κεραμικό υλικό με εξαιρετική αντοχή στη φθορά και ιδιότητες προστασίας από τη διάβρωση, που το καθιστούν εξαιρετικό λειαντικό υλικό. Μπορεί να βρεθεί σε τροχούς λείανσης, ακόνιστρα για διαδικασίες λείανσης, αμμοβολή και κοπτικά υδροβολής για εφαρμογές λείανσης ή λείανσης, καθώς και σε διαδικασίες κοπής με υδροβολή.

Η χημική αντοχή αυτού του υλικού του επιτρέπει να αντέχει σε παρατεταμένη έκθεση σε κοινά ανόργανα οξέα, άλατα και αλκάλια χωρίς να υφίσταται υποβάθμιση. Επιπλέον, η ανθεκτικότητά του αυξάνεται μέσω των σφιχτά στοιβαγμένων ομοιοπολικών δεσμών που σχηματίζονται από 4 άτομα πυριτίου και 4 άτομα άνθρακα κατά το σχηματισμό τετραεδρικών συντονισμών.

Το πυροσυσσωματωμένο SiC δημιουργείται με συμπίεση και πυροσυσσωμάτωση (θέρμανση) σωματιδίων πυριτίας σε σκόνη. Η πυροσυσσωμάτωση επιτρέπει σε αυτά τα μεμονωμένα σωματίδια να συγχωνευθούν σε ένα συμπαγές κομμάτι με υψηλή σκληρότητα και αντοχή, το οποίο είναι επίσης ανθεκτικό στην οξείδωση και τη διάβρωση.

Το καρβίδιο πυριτίου συνδεδεμένο με αντίδραση, που παράγεται με διήθηση υγρού πυριτίου σε πορώδη προπλάσματα γραφίτη ή άνθρακα, προσφέρει χαμηλότερη αντοχή από το καρβίδιο πυριτίου που έχει πυροσυσσωματωθεί, αλλά είναι πιο κατάλληλο λόγω των χαμηλών θερμοκρασιών επεξεργασίας, της καλής διαμορφωσιμότητας και της μεγαλύτερης καθαρότητας. Το εμπορικό καρβίδιο πυριτίου με πυροσυσσωμάτωση αντίδρασης έχει αντοχή σε κάμψη σε θερμοκρασία δωματίου περίπου 300 MPa.

Το καρβίδιο του πυριτίου που πυροσυσσωματώνεται με αντίδραση με βοηθήματα πυροσυσσωμάτωσης βορίου ή άνθρακα έχει εξαιρετικά υψηλή αντοχή σε ερπυσμό, η οποία επιτυγχάνεται μέσω τροποποιήσεων των ενεργειών των ορίων των κόκκων και των επιφανειακών ενεργειών, καθώς και μέσω της αύξησης των ρυθμών διάχυσης όγκου για την προώθηση της συμπύκνωσης και της συμπύκνωσης. Αυτό επιτρέπει στους κόκκους να παραμένουν σε άμεση κρυσταλλική επαφή χωρίς να σχηματίζονται δομές δεύτερης φάσης στα όρια των κόκκων.