Reaktsiooniga seotud SiC - optimaalne jõudlus äärmuslikes tingimustes

Reaktsiooniga seotud SiC (RBSC) on tihe keraamiline materjal, mis koosneb ränikarbiidist ja süsinikuosakestest. Põletamise tulemusel muutuvad selle mõõtmed minimaalselt, mis võimaldab toota peaaegu netokujulist materjali ilma täiendavate põletamisjärgsete mehaaniliste töötlemiskuludeta.

Leiti, et RBSC pooride struktuurid sõltuvad mitmest olulisest muutujast, mis on seotud süsinikuallikate grafitiseerimise astme, suuruse ja morfoloogiaga; nende mõju sellele, kui reaktiivne on süsinik ränisulami suhtes, oli tohutu.

Kõrge tugevus

Ränikarbiid on äärmiselt tugev ja jäik materjal, mis peab vastu suurtele pingetele, ilma et selle struktuurne terviklikkus kannataks. Tänu oma väikesele tihedusele ja suurele spetsiifilisele jäikusele on ränikarbiid soovitav materjal näiteks kosmoseteleskoopide puhul, kus tuleb arvestada kaalupiirangutega.

RB SiC keemiline inertsus muudab selle ideaalseks rakendusteks, kus see puutub kokku agressiivsete kemikaalidega. Lisaks sellele võimaldab tema temperatuurilöögikindlus taluda järske muutusi keskkonnatingimustes.

RB SiC paindetugevuse ja elastsusmooduli suurendamiseks uurisime, kuidas erinevad süsinikusisaldused mõjutavad selle mikrostruktuuri. Kasutades PF ja FA lähteainete komposiitlahust, suutsime kontrollida nii süsiniku sisaldust kui ka kristallilisust meie poorses eelvormis, tekitades kõrgema paindetugevuse ja elastsusmooduliga RB SiC-i.

Kõrge soojusjuhtivus

SiC on väga hästi soojusjuhtiv, tema ligikaudne elektrijuhtivus on 300 W/mK, mis teeb RBSC-st suurepärase valiku rakenduste jaoks, mis nõuavad kõrget temperatuuri.

RBSC on suurepärase vastupidavusega abrasiivsele ja erosiivsele kulumisele, mistõttu sobib see ideaalselt nõudlikesse tööstuskeskkondadesse. Lisaks sellele võimaldab selle madal soojuspaisumistegur kiireid temperatuurikõikumisi, ilma et see kahjustaks konstruktsiooni terviklikkust.

RBSC eelvormide valmistamisel kasutatud tooraine osakeste suurusjaotus mõjutab oluliselt nende mikrostruktuuri ja füüsikalisi omadusi, näiteks nende paindetugevuse ja elastsusmooduli väärtusi. Tahma sisalduse suurendamise tulemuseks on parema mikrostruktuuriga valmistoodete suurem paindetugevus ja elastsusmooduli väärtused.

Madala temperatuuriga paisumine

Reaktsiooniga seotud SiC pakub rakendusi, mis nõuavad vastupidavust kõrgetele temperatuuridele, ning silmapaistvat soojuspaisumisvõimet, mis saavutatakse tänu tahma ja mikrosfäärilise grafiidi kasutamisele selle valmistamisprotsessis. Reaction Bonded SiC koostis, struktuur ja omadused varieeruvad sõltuvalt süsinikusisaldusest, osakaalust, morfoloogiast ja kasutatud süsinikuallikate vormist.

Reaktsiooniliimimine on tõhus meetod keraamiliste materjalide, näiteks tulekindlate materjalide, poorsete filtrikehade ja kulumiskomponentide, näiteks mehaaniliste tihendite ja laagrite tootmiseks.

RB SiC on äärmiselt vastupidav ja usaldusväärne materjal, mis sobib suurepäraselt mitmetes keskkondades. Tänu oma madalale soojuspaisumise kiirusele sobib see materjal suurepäraselt rakendusteks, mis nõuavad täpset mõõtmete stabiilsust, nagu näiteks pumbad, laagrid ja vooluhulgad. Lisaks saab seda mitmekülgset materjali kasutada ka pooljuhtide tootmisseadmete komponentide, näiteks vahvlite käitlemiskomponentide valmistamiseks.

Madal hõõrdumine

Reaktsiooniga seotud ränikarbiid (RBSC) on kohandatav keraamiline materjal, mida on võimalik vormida keerulisteks vormideks professionaalseks ja tööstuslikuks kasutamiseks. RBSC-l on suurepärane kulumiskindlus koos madala paisumisteguriga, korrosioonikindlus ja suurepärased elektrilised omadused.

RBSC toodetakse poorse ränikarbiidi eelvormide infiltreerimisel vedela räniga. Nii tekib keraamiline materjal, mille struktuur on vettpidav ja mis on vastupidav mõõdukalt söövitavale ja happelisele vedelikule ning kergetele süsivesinikele. Lisaks sellele vähendavad selle läbipaistmatu koostis ja pinnatekstuur hõõrdumist, mis pikendab komponentide kasutusiga, ning see on kerge ja jäik, mistõttu see sobib kosmoseteleskoopide jaoks, kus on kehtestatud kasuliku koormuse kaalupiirangud; selle väga mõõtmete poolest stabiilne pind lisab veelgi väärtust.

Kõrge keemiline vastupidavus

Reaktsiooniga seotud SiC on väga vastupidav keemilisele korrosioonile, mistõttu sobib see ideaalselt keskkondadesse, kus kasutatakse söövitavaid materjale. Lisaks sellele võimaldab selle madal soojuspaisumine ja tugevus taluda äärmuslikke temperatuure.

Reaktsiooniga seotud tootmine hõlmab sulatatud räni süstimist soovitud detaili kuju järgi pakitud poorse süsinikumaterjali, kus see seejärel reageerib süsinikumolekulidega, moodustades ränikarbiidi.

Uuringutes on kindlaks tehtud, et RBSC-keraamika paindetugevus, elastsusmoodul ja poorsus sõltuvad süsiniku lähtematerjali sisaldusest ja osakaalust. Mõistliku gradatsiooni saavutamine nii süsinikuallika kui ka morfoloogia osas parandab oluliselt toimivust; see tagab vabade sic-osakeste ühtlase jaotumise tihedalt pakitud mikrostruktuuris ja lõpptoodete paremad omadused.