Piikarbidikuidun edut

Piikarbidikuitu on erittäin suorituskykyinen keraaminen materiaali, jolla on lukuisia etuja, kuten hapettumiskestävyys korkeissa lämpötiloissa, kovuus, lujuus ja alhainen tiheys. Lisäksi sillä on erinomaiset korroosionkestävyys- ja lämmönkestävyysominaisuudet.

COVID-19 on vaikuttanut kielteisesti monien teollisuudenalojen kysyntään ja toimitusketjuihin, mikä on johtanut tuotannon hidastumiseen ilmailu-, avaruus- ja puolustusalan valmistajien keskuudessa.

Korkean lämpötilan kestävyys

Piikarbidikuidut erottuvat poikkeuksellisena valintana metalli- ja keraamisissa matriisikomposiiteissa, koska ne kestävät erittäin hyvin korkeita lämpötiloja poikkeuksellisen murtumislujuutensa ja hapettumiskestävyytensä ansiosta, minkä ansiosta ne pysyvät koskemattomina yli 540 asteen lämpötiloissa (1000 F). Niiden vakaus perustuu niiden vähäiseen happipitoisuuteen, joka takaa korkean lämpötilan pysyvyyden ajan myötä.

Tämä materiaali on kevyt mutta suorituskykyinen vaihtoehto nikkelipohjaisille superseoksille, sillä se tarjoaa samanlaisen lujuuden, lämmönkestävyyden ja kemiallisen inerttiyden mutta on samalla kevyempi ja kestävämpi. Lisäksi sen kemiallisesti inertti luonne tarkoittaa, että se kestää korroosiota ja kemiallisia vaurioita.

Korkean lämpötilan kestävien piikarbidikuitujen valmistukseen on luotu innovatiivinen valmistusprosessi. Raaka-aineena käytetään pienimolekyylistä silaania (LPS), joka reagoi orgaanisen yhdisteen kanssa, joka sisältää tiivistäviä elementtejä, ja näin saadaan AL- ja Y-pitoisia polykarbosilaaneja (PACS ja PYCS), joista kehrätään jatkuvia kuituja sulakehruutekniikalla ennen sintrausta, jolloin saadaan korkeaa lämpötilaa kestävää piikarboksidi-kuitua.

Lujatekoinen

Piikarbidikuitu on vahva materiaali, joka kestää äärimmäisiä lämpötiloja. Stoikiometrisen koostumuksensa ja monikiteisen mikrorakenteensa ansiosta sen koostumus antaa suuren vetolujuuden, kun taas sen kovuus ja kemiallinen kestävyys tekevät siitä sopivan metallin karkaisuprosesseihin sekä öljyn sammutussovelluksiin metallin sammutustoiminnoissa. Lisäksi piikarbidi kestää korkeapaineympäristöjä, mikä tekee siitä erinomaisen vaihtoehdon öljypumppujen tiivisteisiin ja muihin mekaanisiin tuotteisiin, jotka toimivat näissä olosuhteissa.

Kasvavan ilmailu- ja sotilastuotannon, NASA-rahoituksen lisääntymisen ja muiden tekijöiden odotetaan johtavan urheiluautojen keraamisissa jarrulevyissä ja luodinkestävissä liiveissä käytettävien piikarbidikuitujen kysynnän kasvuun Pohjois-Amerikassa.

NASA Glenn Research Center on kehittänyt mikroaaltoprosessin vahvempien SiC-varsien tuottamiseksi, mikä auttaa valmistajia vähentämään tehontarvetta, käsittelylämpötiloja ja -aikoja sekä parantamaan vaurioituneita tai heikkolaatuisia SiC-varsien suorituskykyä. Lisäksi tämä innovatiivinen prosessi säästää työvoimakustannuksia ja lisää samalla käyttökelpoisen SiC:n tuottoa.

Korkean lämpötilan vakaus

Piikarbidikuidut ovat tunnetusti erittäin sitkeitä ja kestäviä materiaaleja, joilla on erinomainen lämmönjohtavuus ja lämpölaajenemiskestävyys, jotka kestävät korroosiota, joilla on korkea moduulilujuus ja joilla on alhaiset lämpölaajenemisnopeudet ja lujuusominaisuudet - ominaisuudet, jotka tekevät niistä sopivia öljyn sammutusprosesseihin metallin kovettamisessa sekä käytettäväksi kulutusta kestävissä materiaaleissa tai keraamisissa matriisikomposiiteissa.

Piikarbidikuitumarkkinoiden kasvu Jatkuvat piikarbidikuitumarkkinat kasvavat nopeasti, koska ilmailu-, avaruus- ja puolustusteollisuus vaatii kevyitä komponentteja. Ylivoimaisen hapettumiskestävyytensä ja kemiallisen puhtautensa ansiosta jatkuvaa piikarbidikuitua voidaan käyttää lukuisissa sovelluksissa, kun taas kudotut piikarbidikuidut voivat soveltua jopa korkean lämpötilan sovelluksiin, kuten ydinreaktoreihin tai metallurgisiin uuneihin.

Laboratoriossamme valmistettujen SiC-9- ja SiC-14-kuitujen pintamorfologiaa tutkittiin SEM-kuvauksella. Happipitoisuus näissä näytteissä oli vain 0,07 painoprosenttia - huomattavasti alle niiden stoikiometrisen SiC-suhteen. Lämpöstabiilisuus oli erinomainen, eikä havaittavia muutoksia ollut havaittavissa edes pitkien lämpökäsittelyjen aikana.

Korroosionkestävyys

Piikarbidikuidut ovat kehittynyt keraaminen materiaali, jolla on erinomaiset termiset, kemialliset ja mekaaniset ominaisuudet. Niiden kyky kestää korkeita lämpötiloja tekee niistä sopivia sovelluksiin, joissa muut materiaalit hajoaisivat tai hajoaisivat nopeasti; niiden virumiskestävyys, hapettumiskestävyys, väsymiskestävyys ja virumiskestävyys tekevät niistä sopivia materiaaleja ilmailu- ja avaruus- sekä sotilaslaitesovelluksiin.

SiC-kuitujen korroosionkestävyys johtuu niiden alhaisesta huokostiheydestä ja suuresta ominaispinta-alasta, jotka on saatu aikaan infiltraatio-pyrolyysiprosessilla. Tämän vaiheen avulla valmistetut vihreät näytteet käyvät läpi useita infiltraatio-pyrolyysisyklejä, jolloin niiden tiheys kasvaa ja huokoisuus pienenee.

COVID-19-pandemia on aiheuttanut tuhoa useiden teollisuudenalojen tarjonta- ja kysyntäketjuissa. Lukuisia tehtaita on suljettu, ja lentoyhtiöiden ja puolustusteollisuuden on vaikea toimia matka- ja rahtikieltojen vuoksi.