Reakcinio sujungimo SiC – optimalūs eksploataciniai parametrai ekstremaliomis sąlygomis

Reakcinio rišimo SiC (RBSC) – tai tanki keraminė medžiaga, sudaryta iš silicio karbido ir anglies dalelių. Degimo metu jos matmenys pasikeičia minimaliai, todėl galima gaminti beveik galutinės formos gaminius be papildomų išlaidų, susijusių su apdirbimu po degimo.

Nustatyta, kad RBSC porų struktūros priklauso nuo kelių pagrindinių kintamųjų, susijusių su grafitizacijos laipsniu, anglies šaltinių dydžiu ir morfologija; jų įtaka anglies reaktyvumui silicio lydalo atžvilgiu buvo milžiniška.

Didelis stiprumas

Silicio karbidas yra itin stipri ir standi medžiaga, galinti atlaikyti didelius apkrovimus neprarandant savo struktūrinio vientisumo. Dėl mažo tankio ir didelio savitojo standumo silicio karbidas yra pageidaujama medžiaga tokiose srityse kaip kosminiai teleskopai, kur būtina atsižvelgti į svorio apribojimus.

Dėl savo cheminio inertiškumo RB SiC puikiai tinka naudoti ten, kur jis susidurs su agresyviomis cheminėmis medžiagomis. Be to, jo atsparumas temperatūriniams šokams leidžia jam atlaikyti staigius aplinkos sąlygų pokyčius.

Siekiant padidinti RB SiC lenkimo stiprumą ir elastingumo modulį, tyrėme, kaip skirtingas anglies kiekis veikia jo mikrostruktūrą. Naudodami PF ir FA pirmtakų kompozitinį tirpalą, sugebėjome kontroliuoti tiek anglies kiekį, tiek jos kristalinumą mūsų akytame ruošinyje, taip pagamindami RB SiC, pasižymintį didesniu lenkimo stiprumu ir elastingumo moduliu.

Didelis šilumos laidumas

SiC pasižymi labai aukštu šilumos laidumu – jo laidumas siekia maždaug 300 W/mK, todėl RBSC yra puikus pasirinkimas tais atvejais, kai reikalingos aukštos temperatūros eksploatacinės savybės.

RBSC pasižymi puikiu atsparumu abrazyviniam ir eroziniam nusidėvėjimui, todėl puikiai tinka sudėtingoms pramoninėms aplinkoms. Be to, dėl mažo šiluminio plėtimosi koeficiento medžiaga gali atlaikyti staigius temperatūros svyravimus, neprarandant struktūrinio vientisumo.

RBSC ruošinių gamybai naudojamų žaliavų dalelių dydžio pasiskirstymas turi didžiulį poveikį jų mikrostruktūrai ir fizikinėms savybėms, pavyzdžiui, lenkimo stiprumui ir elastingumo modulisui. Padidėjus anglies juodųjų dalelių kiekiui, pagerėja mikrostruktūra, o gatavų gaminių, pasižyminčių geresne mikrostruktūra, lenkimo stiprumas ir elastingumo modulis padidėja.

Išsiplėtimas esant žemai temperatūrai

Reakciniu būdu sujungtas SiC tinka naudoti ten, kur reikalingas atsparumas aukštai temperatūrai ir puikios šiluminio plėtimosi savybės, kurias užtikrina anglies juodųjų ir mikrosferinio grafito naudojimas jo gamybos procese. Reakciniu būdu sujungto SiC sudėtis, struktūra ir savybės skiriasi priklausomai nuo anglies kiekio, proporcijos, morfologijos ir naudojamų anglies šaltinių formos.

Reakcinis klijavimas yra veiksmingas būdas gaminti keramines medžiagas, pavyzdžiui, ugniai atsparias medžiagas, akytus filtrų korpusus ir nusidėvėjimui atsparias detales, tokias kaip mechaniniai sandarikliai ir guoliai.

RB SiC yra ypač tvirta ir patikima medžiaga, puikiai pasiteisinanti įvairiose aplinkose. Dėl mažo šiluminio plėtimosi koeficiento ši medžiaga puikiai tinka taikymams, kuriems reikalingas tikslus matmenų stabilumas, pavyzdžiui, siurbliams, guoliams ir srauto reguliavimo droseliams. Be to, ši universali medžiaga taip pat gali būti naudojama gaminant puslaidininkių gamybos įrangos komponentus, pavyzdžiui, plokštelių tvarkymo komponentus.

Maža trintis

Reakcinio rišimo silicio karbidas (RBSC) yra universali keraminė medžiaga, iš kurios galima formuoti sudėtingas formas, skirtas profesionaliam ir pramoniniam naudojimui. RBSC pasižymi puikiu atsparumu dilimui ir mažu plėtimosi koeficientu, atsparumu korozijai, taip pat išskirtinėmis elektrinėmis savybėmis.

RBSC gaminamas į akytas silicio karbido ruošinius įsunkant skystą silicį. Taip susidaro keramika, turinti nepralaidžią struktūrą, atspari vidutiniškai ėsdinančioms ir rūgštinėms skysčiams, taip pat lengviesiems angliavandeniliams. Be to, jos nepralaidi sudėtis ir paviršiaus tekstūra sumažina trintį, taip prailgindamos komponento tarnavimo laiką, o dėl savo lengvumo ir standumo ji tinka naudoti kosminiuose teleskopuose, kur taikomi naudingosios apkrovos svorio apribojimai; jos matmenų atžvilgiu labai stabilus paviršius suteikia dar daugiau privalumų.

Didelis atsparumas cheminėms medžiagoms

Reakcinio sujungimo būdu pagamintas SiC pasižymi dideliu atsparumu cheminėms korozijoms, todėl puikiai tinka aplinkoms, kuriose naudojamos korozines medžiagos. Be to, dėl mažo šiluminio plėtimosi koeficiento ir didelio stiprumo jis gali atlaikyti ekstremalias temperatūras.

Reakcinio sujungimo gamybos procese išlydytas silicis įpurškiamas į akytą anglies medžiagą, suformuotą pagal norimos detalės formą, kur jis reaguoja su anglies molekulėmis ir sudaro silicio karbidą.

Tyrimais nustatyta, kad RBSC keramikos lenkimo stipris, elastingumo modulis ir poringumas priklauso nuo anglies šaltinio medžiagos kiekio ir proporcijų. Pasiekus tinkamą anglies šaltinio ir morfologijos gradaciją, žymiai pagerėja eksploatacinės savybės; tai užtikrina tolygų laisvųjų SiC dalelių pasiskirstymą tankiai supakuotoje mikrostruktūroje ir puikias galutinių produktų savybes.