Sukepintas silicio karbidas

Silicio karbidas yra viena kiečiausių keraminių medžiagų, pasižyminti itin dideliu stiprumu ir šilumos laidumu. Be to, dėl atsparumo oksidacijai ir korozijai jis tinka naudoti aukštos temperatūros aplinkoje.

Reakcijos būdu surištas SiC turi stambių grūdelių ir yra mažai atsparus korozijai, o tiesiogiai sukepintas SiC yra tankesnis ir pasižymi geresnėmis eksploatacinėmis savybėmis aukštoje temperatūroje. Sukepinant be slėgio naudojami labai smulkūs SiC milteliai su neoksidiniais sukepinimo priedais, kad būtų gauta tanki medžiaga, pasižyminti puikiomis fizikinėmis savybėmis.

Kietumas

Silicio karbidas yra viena iš kiečiausių įprastų abrazyvinių medžiagų, kurios kietumas pagal Moso skalę yra 9,5 balo, t. y. artimas deimantui, kurio kietumas yra 10 balų. Dėl tokio kietumo jis puikiai atsparus dilimui net ir aukštoje temperatūroje; cheminės medžiagos, druskos, rūgštys ir šarmai nekelia didelės grėsmės; atsparumas terminiams smūgiams yra geras; be to, jo svoris yra perpus mažesnis nei plieno!

Skystosios fazės sukepinimas, palyginti su kitais procesais, turi privalumų, įskaitant žemą apdorojimo temperatūrą ir gerą formą. Be to, dėl visiško tankio ir puikių mechaninių savybių jis tinka abrazyviniam apdirbimui, šlifavimui ir poliravimui, taip pat pjovimui, gręžimui, ėsdinimui ir frezavimui.

Dėl išskirtinio cheminio stabilumo, atsparumo temperatūrai, mažo tankio, stiprumo, atsparumo dilimui ir mažos aktyvacijos energijos sukepintas SiC plačiai naudojamas puslaidininkių gamybos įrangos dalims, lazeriams ir branduolių sintezės reaktorių konstrukcijoms. Galima įsigyti tiek reakcijos būdu surišto, tiek tiesiogiai sukepinto SiC rūšių; reakcijos būdu surištos rūšys paprastai yra pigesnės, o stambesnis grūdėtumas užtikrina mažesnį smūgį ir šiluminį darbą, o tiesiogiai sukepintos rūšys pasižymi didesniu atsparumu dilimui esant aukštai temperatūrai, o smulkesnis grūdėtumas užtikrina didesnį atsparumą dilimui esant aukštai temperatūrai. Paprastai dažniau naudojamos reakcijos būdu surištos rūšys, turinčios stambesnius smulkesnius grūdus. Dėl didesnio kietumo darbo darbo sąlygomis nei aukštų temperatūrų taikymo srityse arba reikia dirbti nei Tiesiogiai sukepintos rūšys naudojamos dėl didesnio atsparumo dilimui esant aukštai temperatūrai dažniau nurodomos lyginant su naudoti, atitinkamai dėl turinčios didesnį atsparumą dilimui esant aukštai temperatūrai pageidaujama ir kietumas yra pageidaujamas, kai nurodomas nei viena iš Reakcijos gali naudoti yra pageidaujamos dėl didesnio atsparumo dilimui / kietumo esant aukštai temperatūrai darbo dažniau nurodomos tiesiogiai Sukepintos rūšys, kai nurodomos su tiesioginio sukepinimo rūšimis, gali prireikti abiejų variantų yra nurodomos ir kietumas suteikiamas dažniau naudojamos taip.

Stiprumas

Silicio karbidas yra itin tvirta ugniai atspari keraminė medžiaga, pasižyminti ypatingu kietumu, atsparumu aukštoms temperatūroms ir cheminei korozijai - dėl šių savybių ji yra viena universaliausių pasaulyje ugniai atsparių medžiagų, naudojama įvairiose pramonės srityse.

Karšto presavimo sukepinimas yra vienas iš pagrindinių SiC keramikos gamybos būdų. Taikant šį metodą naudojami itin smulkūs silicio karbido milteliai, sumaišyti su sukepinimo priedais, kurie sutankinami naudojant tradicinius keramikos formavimo būdus, pavyzdžiui, izostatinį presavimą, štampavimą arba įpurškimą, kad susidarytų tankios struktūros, sudarytos iš smulkių dalelių, užtikrinančių tvirtumą.

Skystosios fazės SiC sukepinimas be slėgio (LPPSiC) yra dar vienas SiC tankinimo būdas. Šiuo atveju skystas silicis arba silicio lydinys įvedamas į žalią a-SiC dalelių kūną, kad susidarytų b-SiC, kuris reaguoja ir jungiasi su esančiomis a-SiC dalelėmis, kad jas sutankintų ir sutankintų visą kūną.

Reakcijos sukepintas silicio karbidas pasižymi puikiomis sudėtingų formų formavimo galimybėmis, žema apdorojimo temperatūra ir grynumo lygiu; jo mechaninės savybės, tokios kaip lenkimo stipris, yra mažesnės nei įprasto sukepinto silicio karbido; norint padidinti šią savybę, būtina kontroliuoti likutinį Si dydį, kontroliuojant mažesnį nei 100 nm dalelių dydį - šis pasiekimas žymi didelę sėkmę didinant LSiC keramikos stiprį.

Atsparumas korozijai

Silicio karbidas pasižymi puikiu atsparumu korozijai ir gali atlaikyti iki 1900 laipsnių C temperatūrą, todėl tinka naudoti ten, kur cheminiai ir šiluminiai smūgiai gali pažeisti komponentus.

Korozija keramikoje vyksta dėl to, kad ant keramikos paviršiaus susidaro oksido sluoksnis, dažniausiai silicio dioksido arba silikato, priklausomai nuo tokių veiksnių kaip aplinkos poveikis, priemaišos, sukepinimo pagalbinės medžiagos, grūdelių ribos fazės ir netrukus po to įvykusios reakcijos. Dėl to labai skiriasi silicio karbido ir silicio nitrido medžiagų korozinė elgsena.

Projektuojant medžiagas, skirtas naudoti korozinėje aplinkoje, svarbiausia yra išgyvenamumas (matuojamas kaip nuosmukio greitis korozinėje terpėje) ir mechaninis atsparumas (C-žiedo arba keturių taškų lenkimo stipris), todėl dėl korozijos didėja paviršiaus defektai, kurie ilgainiui silpnina atsparumą ir mažina mechaninį tarnavimo laiką.

Sukepintas silicio karbidas yra puikus pasirinkimas naudoti atšiaurioje aplinkoje dėl didelio stiprumo ir atsparumo dilimui, mažo savitojo tankio ir puikių tribologinių savybių derinio. Jis dažnai naudojamas komponentuose, kurie turi atlaikyti didelių smūginių apkrovų poveikį, pavyzdžiui, smėliavimo antgaliuose arba slydimo guoliuose; be to, jis plačiai naudojamas anglies pluoštu sustiprinto silicio karbido stabdžiuose arba neperšaunamų šarvų gamyboje, nes yra atsparus dideliems įtempiams ir temperatūroms.

Patvarumas

Sukepintas silicio karbidas yra itin kieta keraminė medžiaga, pasižyminti puikiu atsparumu dilimui ir apsauga nuo korozijos, todėl ji yra puiki abrazyvinė medžiaga. Jį galima rasti šlifavimo diskuose, honingavimo procesams skirtuose honinguose, smėliavimo ir vandens srovės frezose, skirtose šlifavimui ar honingavimui, taip pat pjovimo vandens srove procesams.

Dėl šios medžiagos cheminio atsparumo ji gali ilgai veikti įprastas neorganines rūgštis, druskas ir šarmus ir nesuirti. Be to, jos ilgaamžiškumą didina glaudžiai išdėstyti kovalentiniai ryšiai, susidarantys iš 4 silicio ir 4 anglies atomų, sudarančių tetraedrines koordinacijas.

Sukepintas SiC gaunamas spaudžiant ir sukepinant (kaitinant) silicio dioksido miltelių daleles. Sukepinant šios atskiros dalelės susijungia į vientisą gabalą, pasižymintį dideliu kietumu ir stiprumu, kuris taip pat yra atsparus oksidacijai ir korozijai; be to, jis yra ilgaamžiškesnis nei dauguma keramikos rūšių.

Reakciniu būdu surištas silicio karbidas, gaminamas infiltruojant skystą silicį į akyto grafito arba anglies ruošinius, yra mažesnio stiprumo nei sukepintas silicio karbidas, tačiau tinkamesnis dėl žemos apdorojimo temperatūros, gerų formavimo savybių ir didesnio grynumo. Komercinio reakcijos būdu sukepinto silicio karbido lenkimo stipris kambario temperatūroje yra apie 300 MPa.

Reakciniu būdu sukepintas silicio karbidas su boro arba anglies sukepinimo pagalbinėmis medžiagomis pasižymi itin dideliu atsparumu šliaužimui, kuris pasiekiamas modifikuojant grūdelių ribų energijas ir paviršiaus energijas, taip pat didinant tūrio difuzijos greitį, kad būtų skatinamas tankėjimas ir tankinimas. Tai leidžia grūdeliams išlikti tiesioginiame kristaliniame kontakte, nesudarant antrųjų fazių struktūrų grūdelių ribose.