Silicio karbido pluošto rinka

Pagal formą silicio karbido pluošto rinką galima suskirstyti į ištisinius ir austus silicio karbido pluošto gaminius. Didėjant pramoninei gamybai aviacijos ir gynybos sektoriuose ir energetikos pramonėje, kurioje ištisinis silicio karbido pluoštas naudojamas branduoliniams reaktoriams kurti, tai yra pagrindiniai veiksniai.

Atsparus aukštai temperatūrai

Silicio karbido pluoštas yra atsparus aukštai temperatūrai, todėl jis puikiai tinka metalams ir plastikams sutvirtinti, gaminant kompozitus, pasižyminčius dideliu tempimo stipriu ir tamprumo moduliu. Be to, silicio karbido pluošto elektrodai plačiai naudojami krosnyse ir indukcinėse viryklėse kaip pramoninis kaitinimo šaltinis; be to, jis gali būti legiruojamas azoto, fosforo, aliuminio ar galio legiruojančiomis medžiagomis, kad būtų gaminami n ir p tipo puslaidininkiai.

Silicio karbidas gerai atlaiko aukštą temperatūrą, yra chemiškai stabilus ir matmenų požiūriu pastovus, todėl jis yra puiki medžiaga puslaidininkių krosnių plokštelių padėklų atramoms ir padėkliukams, taip pat naudojamas krosnių įdėklams, dilimo plokštėms ir įdėklų vamzdžiams elektronikos gamybos įmonėse.

Tiek išsivysčiusiose, tiek besivystančiose šalyse sparčiai statomi branduoliniai objektai, todėl gali padidėti energijos ir galios komponentų, kurių sudėtyje yra silicio karbido pluošto izoliacinių medžiagų, pavyzdžiui, elektros reaktorių, kuriuose jos plačiai naudojamos kaip izoliacinė medžiaga, paklausa.

Aukštai temperatūrai atsparių silicio karbido pluoštų gamybos metodai susideda iš trijų etapų: pirmtakų pluoštų gavimas polikarbosilano lydymo būdu, šių pirmtakų pluoštų panardinimas į reakcijos monomerus mirkymui ir kietinimui, kad būtų pasiektas idealus 0,1-0,99 skersmens skersmens ir sluoksnio storio santykis, ir galiausiai krekingas inertinėse dujose, kad būtų gauti SiC pluoštai, pasižymintys puikiu atsparumu temperatūrai, taip pat mažesnėmis gamybos sąnaudomis ir tinkamomis lenkiamosiomis savybėmis. Galutiniai produktai pasižymi puikiu atsparumu aukštai temperatūrai, mažomis gamybos sąnaudomis ir geromis lenkiamosiomis savybėmis, tinkamomis jų taikymui.

Sustiprinimo medžiaga

Silicio karbido pluoštas naudojamas kaip keraminių matricinių kompozitų (CMC) armavimo medžiaga. Dėl savo savybių jis tinka naudoti daugelyje energetikos pramonės sričių, pavyzdžiui, anglių elektrinėse ir branduoliniuose reaktoriuose, taip pat karščiui atspariose užuolaidose ir diržuose. Silicio karbido pluošto atsparumas aukštoms temperatūroms ir ilgaamžiškumas lemia, kad jis yra puikus pasirinkimas kaip sudedamoji CMC armuojamųjų medžiagų, pavyzdžiui, karščiui atsparių užuolaidų ar diržų, dalis.

Nuo 2008 m. padaryta didelė pažanga silicio karbido pluošto gamybos technologijose, todėl buvo sukurti beveik stechiometriniai mažo skersmens pluoštai, kurių savybės tinka daugumai keraminių matricų kompozitų (CMC) ir branduolinių įrenginių. Deja, gamybos sąnaudos vis dar riboja jų naudojimą.

Silicio karbido pluošto paklausa Šiaurės Amerikoje sparčiai auga, nes plečiasi aviacijos ir karinė pramonė dėl didelės komercinių orlaivių paklausos ir didėjančių išlaidų gynybai regione. Didėjančios išlaidos turėtų skatinti hibridinių aliuminio metalo matricos kompozitų, sutvirtintų silicio karbido pluoštu, gamybą.

Pasaulinė silicio karbido pluošto rinka gali būti suskirstyta pagal formą ir paskirtį. 2023 m. didžiausią rinkos dalį užėmė ištisiniai silicio karbido pluoštai, ir prognozuojama, kad 2024-2030 m. jų sudėtinis metinis augimas sieks 35,9%. Šiuos lengvai apdirbamus pluoštus galima lengvai integruoti į sudėtingos formos komponentus, o jų atsparumas spinduliuotei traukia branduolinės energijos gamybos pramonės atstovų dėmesį.

Metalo matricos kompozitai

Silicio karbido pluoštas gali padėti orlaivių varikliams sumažinti svorį ir sąnaudas, nes sumažėja svorio laikančiųjų medžiagų. Tačiau jį gaminant susiduriama su tam tikrais iššūkiais, pavyzdžiui, reikia, kad jis atlaikytų aukštą temperatūrą ir nesutrūkinėtų, taip pat reikia, kad medžiagos būtų atsparios korozijai ir nuovargiui.

Viena iš kompozitų tobulinimo galimybių - sukurti naujus metalus, kurie geriau atitiktų armuojamąsias medžiagas ir armuojamuosius metalus, todėl kompozitai būtų tvirtesni ir patvaresni. Kitas būdas galėtų būti keraminių matricų naudojimas, dėl kurių kompozitai taptų lengvesni, bet kartu būtų galima formuoti įvairių formų pluoštus.

Reaktyvinių variklių komponentams gaminami boro pluoštu sustiprinti aliuminio matricos kompozitai yra du kartus tvirtesni ir atsparesni karščiui nei nikelio lydiniai, tačiau jų gamyba kainuoja apie $100 mažiau už svarą - tai yra gerokai daugiau nei įprasti nikelio lydiniai, kurie šiuo metu yra standartiniai daugeliui orlaivių komponentų.

Norint sukurti metalų matricos kompozitus, sustiprintus boru, silicio karbido pluoštai pirmiausia turi būti padengti metalu, kad padidėtų jų drėkinamumas su matricos metalu, ir sukrauti į krūvas bei kaitinami slėgiu, o po to užpildomi tarp kiekvienos krūvos naudojant matricos metalo miltelius, sumaišytus su organine rišamąja medžiaga.

Paraiškos

Silicio karbido pluoštas yra ugniai atspari medžiaga, naudojama įvairiose srityse, įskaitant karščiui atsparias medžiagas reaktyviniams varikliams ir keraminių matricų kompozitams, aukštatemperatūrių diržų ir filtravimo audinių armatūrą, aukštatemperatūrių dujų ar metalų filtravimą per filtravimo audinių filtrus ir pagrindinę silicio karbidu armuotų metalo matricų kompozitų sudedamąją dalį - šios sritys turėtų labai prisidėti prie rinkos pajamų augimo.

Iki 2024 m. austinis silicio karbido pluoštas greičiausiai dominuos pasaulinėje rinkoje dėl savo puikių mechaninių savybių ir gamybos lankstumo. Austas silicio karbido pluoštas gali būti lengvai audžiamas į įvairias struktūras, pavyzdžiui, žarnas, vamzdžius ar maišus, ir pasižymi puikiu atsparumu dilimui, todėl yra geriausias automobilių dalių pasirinkimas.

Silicio karbido pluoštas gali pranokti tradicinius nikelio pagrindo superlydinius, nes yra du kartus stipresnis ir 20% lengvesnis, pasižymi geresniu cheminiu stabilumu, cheminiu patvarumu, atsparumu karščiui, šilumos laidumu ir ilgaamžiškumu. Be to, SiC kristalinė struktūra gali atlaikyti didesnio lygio tempimo įtempius be deformacijų ar lūžių.

"American Elements" siūlo įspūdingą pažangiųjų medžiagų, skirtų naudoti JAV aviacijos ir elektronikos pramonėje, asortimentą. Tarp jų - "COI Ceramics Inc." gaminami "Sylramic" SiC pluoštai, supakuoti į 3 colių kartonines rites; pagal individualius klientų pageidavimus jie gali būti audžiami arba klijuojami įvairiais pynimo raštais; be to, jie būna įvairių dydžių ir ilgių, kad būtų itin lankstūs.