Reaction Bonded SiC - Βέλτιστη απόδοση για ακραίες συνθήκες

Το Reaction Bonded SiC (RBSC) είναι ένα πυκνό κεραμικό υλικό που αποτελείται από καρβίδιο του πυριτίου και σωματίδια άνθρακα. Η όπτηση έχει ως αποτέλεσμα ελάχιστες αλλαγές στις διαστάσεις του, επιτρέποντας την παραγωγή σχεδόν καθαρού σχήματος χωρίς πρόσθετο κόστος κατεργασίας μετά την όπτηση.

Διαπιστώθηκε ότι οι δομές των πόρων RBSC εξαρτώνται από διάφορες βασικές μεταβλητές που σχετίζονται με το βαθμό γραφίτωσης, το μέγεθος και τη μορφολογία των πηγών άνθρακα- η επιρροή τους στο πόσο αντιδραστικός ήταν ο άνθρακας σε σχέση με το τήγμα πυριτίου ήταν τεράστια.

Υψηλή αντοχή

Το καρβίδιο του πυριτίου είναι ένα εξαιρετικά ισχυρό και άκαμπτο υλικό που μπορεί να αντέξει υψηλά επίπεδα καταπόνησης χωρίς να χάσει τη δομική του ακεραιότητα. Λόγω της χαμηλής πυκνότητάς του και της υψηλής ειδικής ακαμψίας του, το καρβίδιο του πυριτίου αποτελεί επιθυμητό υλικό σε περιπτώσεις όπως τα διαστημικά τηλεσκόπια, όπου πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι περιορισμοί βάρους.

Η χημική αδράνεια του RB SiC το καθιστά ιδανικό για εφαρμογές όπου έρχονται σε επαφή επιθετικά χημικά. Επιπλέον, η αντοχή του σε θερμοκρασιακά σοκ του επιτρέπει να αντέχει σε ξαφνικές αλλαγές στις περιβαλλοντικές συνθήκες.

Για να αυξήσουμε την αντοχή σε κάμψη και το μέτρο ελαστικότητας του RB SiC, διερευνήσαμε πώς οι διαφορετικές περιεκτικότητες σε άνθρακα επηρεάζουν τη μικροδομή του. Χρησιμοποιώντας ένα σύνθετο πρόδρομο διάλυμα πρόδρομων ουσιών PF και FA, μπορέσαμε να ελέγξουμε τόσο την περιεκτικότητα όσο και την κρυσταλλικότητα του άνθρακα στο πορώδες πρόπλασμά μας, παράγοντας RB SiC με υψηλότερες ιδιότητες αντοχής σε κάμψη και ελαστικού μέτρου.

Υψηλή θερμική αγωγιμότητα

Το SiC είναι εξαιρετικά θερμικά αγώγιμο, με αγωγιμότητα 300 W/mK κατά προσέγγιση - καθιστώντας το RBSC μια εξαιρετική επιλογή για εφαρμογές που απαιτούν απόδοση σε υψηλές θερμοκρασίες.

Το RBSC διαθέτει εξαιρετική αντοχή σε λειαντική και διαβρωτική φθορά, καθιστώντας το ιδανικό για απαιτητικά βιομηχανικά περιβάλλοντα. Επιπλέον, ο χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής του επιτρέπει γρήγορες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας χωρίς συμβιβασμούς στη δομική ακεραιότητα.

Η κοκκομετρική κατανομή των πρώτων υλών που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή προπλασμάτων RBSC έχει τεράστια επίδραση στη μικροδομή και τις φυσικές τους ιδιότητες, όπως οι τιμές της αντοχής σε κάμψη και του μέτρου ελαστικότητας. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε αιθάλη οδηγεί σε ενισχυμένη μικροδομή με μεγαλύτερες τιμές αντοχής σε κάμψη και ελαστικού μέτρου ελαστικότητας σε τελικά προϊόντα με καλύτερη μικροδομή.

Διαστολή σε χαμηλή θερμοκρασία

Το Reaction Bonded SiC προσφέρει σε εφαρμογές που απαιτούν αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες εξαιρετική ικανότητα θερμικής διαστολής, η οποία επιτυγχάνεται με τη χρήση αιθάλης και μικροσφαιρικού γραφίτη στη διαδικασία κατασκευής του. Η σύνθεση, η δομή και οι ιδιότητες του Reaction Bonded SiC ποικίλλουν ανάλογα με την περιεκτικότητα σε άνθρακα, την αναλογία, τη μορφολογία και τη μορφή των χρησιμοποιούμενων πηγών άνθρακα.

Η συγκόλληση με αντίδραση παρέχει μια αποτελεσματική μέθοδο για την παραγωγή κεραμικών υλικών, όπως πυρίμαχα υλικά, πορώδη σώματα φίλτρων και εξαρτήματα φθοράς, όπως μηχανικές τσιμούχες και ρουλεμάν.

Το RB SiC είναι ένα εξαιρετικά στιβαρό και αξιόπιστο υλικό που ξεχωρίζει σε πολλαπλά περιβάλλοντα. Λόγω του χαμηλού ρυθμού θερμικής διαστολής του, το υλικό αυτό είναι ιδανικό για εφαρμογές που απαιτούν ακριβή σταθερότητα διαστάσεων, όπως αντλίες, ρουλεμάν και τσοκ ελέγχου ροής. Επιπλέον, αυτό το ευπροσάρμοστο υλικό μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή εξαρτημάτων για εξοπλισμό κατασκευής ημιαγωγών, όπως εξαρτήματα χειρισμού πλακιδίων.

Χαμηλή τριβή

Το καρβίδιο πυριτίου συνδεδεμένο με αντίδραση (RBSC) είναι ένα ευπροσάρμοστο κεραμικό υλικό, ικανό να διαμορφώνεται σε περίπλοκες μορφές για επαγγελματικές και βιομηχανικές χρήσεις. Το RBSC διαθέτει εξαιρετική αντοχή στη φθορά με χαμηλό συντελεστή διαστολής, αντοχή στη διάβρωση, καθώς και εξαιρετικές ηλεκτρικές ιδιότητες.

Το RBSC παράγεται με διήθηση πορωδών προπλασμάτων καρβιδίου του πυριτίου με υγρό πυρίτιο. Αυτό δημιουργεί ένα κεραμικό με αδιαπέραστη δομή, ανθεκτικό σε μέτρια καυστικά και όξινα υγρά καθώς και σε ελαφρούς υδρογονάνθρακες. Επιπλέον, η αδιαπέραστη σύνθεσή του και η υφή της επιφάνειάς του μειώνουν την τριβή για μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων και είναι ελαφρύ και άκαμπτο, καθιστώντας το κατάλληλο για διαστημικά τηλεσκόπια όπου υπάρχουν όρια βάρους ωφέλιμου φορτίου- η εξαιρετικά σταθερή ως προς τις διαστάσεις επιφάνειά του προσθέτει περαιτέρω αξία.

Υψηλή χημική αντίσταση

Το Reaction Bonded SiC είναι εξαιρετικά ανθεκτικό στη χημική διάβρωση, καθιστώντας το ιδανικό για περιβάλλοντα που χρησιμοποιούν διαβρωτικά υλικά. Επιπλέον, η χαμηλή θερμική διαστολή και αντοχή του επιτρέπουν να αντέχει σε ακραίες θερμοκρασίες.

Η παραγωγή με συγκόλληση αντίδρασης περιλαμβάνει την έγχυση λιωμένου πυριτίου σε πορώδες υλικό άνθρακα συσκευασμένο στο σχήμα του επιθυμητού εξαρτήματος, όπου στη συνέχεια αντιδρά με μόρια άνθρακα για να σχηματίσει καρβίδιο του πυριτίου.

Η έρευνα έχει διαπιστώσει ότι η αντοχή σε κάμψη, το μέτρο ελαστικότητας και το πορώδες των κεραμικών RBSC εξαρτώνται από την περιεκτικότητα και την αναλογία του υλικού προέλευσης άνθρακα. Η επίτευξη λογικής διαβάθμισης τόσο ως προς την πηγή άνθρακα όσο και ως προς τη μορφολογία βελτιώνει σημαντικά την απόδοση- αυτό εξασφαλίζει ομοιόμορφη κατανομή των ελεύθερων σωματιδίων sic μέσα σε στενά στοιβαγμένη μικροδομή και ανώτερες ιδιότητες για τα τελικά προϊόντα.