Reaktīvi saistīts SiC – optimāla veiktspēja ekstremālos apstākļos

Reakcijas ceļā saistītais SiC (RBSC) ir blīvs keramikas materiāls, kas sastāv no silīcija karbīda un oglekļa daļiņām. Apdedzināšanas procesā tā izmēri mainās minimāli, kas ļauj ražot izstrādājumus, kuru forma ir gandrīz gatava lietošanai, bez papildu izmaksām par apstrādi pēc apdedzināšanas.

Tika konstatēts, ka RBSC poru struktūras ir atkarīgas no vairākiem galvenajiem mainīgajiem lielumiem, kas saistīti ar grafitizācijas pakāpi, oglekļa avotu izmēru un morfoloģiju; to ietekme uz oglekļa reaktivitāti attiecībā pret silīcija kausējumu bija milzīga.

Augsta izturība

Silīcija karbīds ir ārkārtīgi izturīgs un stingrs materiāls, kas spēj izturēt lielas slodzes, nezaudējot savu strukturālo integritāti. Pateicoties zemajam blīvumam un augstajai īpatnējai stingrībai, silīcija karbīds ir vēlams materiāls tādās situācijās kā kosmiskie teleskopi, kur ir jāņem vērā svara ierobežojumi.

RB SiC ķīmiskā inerta īpašība padara to ideāli piemērotu lietojumiem, kuros tas nonāk saskarē ar agresīvām ķīmiskām vielām. Turklāt tā izturība pret temperatūras svārstībām ļauj tam izturēt pēkšņas vides apstākļu izmaiņas.

Lai palielinātu RB SiC lieces izturību un elastības moduli, mēs pētījām, kā dažāds oglekļa saturs ietekmē tā mikrostruktūru. Izmantojot PF un FA prekursoru kompozīta prekursoru šķīdumu, mums izdevās kontrolēt gan oglekļa saturu, gan kristāliskumu mūsu porainajā sagatavē, tādējādi iegūstot RB SiC ar augstāku lieces izturību un elastības moduli.

Augsta siltuma vadītspēja

SiC ir materiāls ar ļoti augstu siltumvadītspēju — tā vadītspēja ir aptuveni 300 W/mK —, tādēļ RBSC ir lieliska izvēle lietojumiem, kuros nepieciešama augsta temperatūras izturība.

RBSC izceļas ar izcilu izturību pret abrazīvo un erozīvo nodilumu, tādēļ tas ir ideāli piemērots prasīgām rūpnieciskām vidēm. Turklāt tā zemais siltuma izplešanās koeficients ļauj izturēt straujas temperatūras svārstības, neietekmējot konstrukcijas integritāti.

RBSC sagatavju ražošanā izmantoto izejvielu daļiņu izmēru sadalījumam ir milzīga ietekme uz to mikrostruktūru un fizikālajām īpašībām, piemēram, lieces izturību un elastības moduļa vērtībām. Oglekļa melnuma satura palielināšana nodrošina uzlabotu mikrostruktūru, kā rezultātā gatavajiem izstrādājumiem ar labāku mikrostruktūru ir lielāka lieces izturība un elastības modulis.

Izplešanās zemā temperatūrā

Reakcijas ceļā saistītais SiC piedāvā risinājumus lietojumiem, kuros nepieciešama izturība pret augstām temperatūrām un izcilas siltuma izplešanās īpašības, ko panāk, ražošanas procesā izmantojot oglekļa melnumu un mikrosfērisku grafītu. Reakcijas ceļā saistītā SiC sastāvs, struktūra un īpašības atšķiras atkarībā no oglekļa satura, proporcijas, morfoloģijas un izmantoto oglekļa avotu formas.

Reakcijas saistīšana ir efektīva metode tādu keramikas materiālu ražošanai kā ugunsizturīgie materiāli, porainie filtrējošie elementi un nodilumizturīgas detaļas, piemēram, mehāniskie blīvējumi un gultņi.

RB SiC ir ārkārtīgi izturīgs un uzticams materiāls, kas lieliski piemērots dažādām ekspluatācijas vidēm. Pateicoties zemajam siltuma izplešanās koeficientam, šis materiāls ir ideāli piemērots lietojumiem, kuros nepieciešama precīza izmēru stabilitāte, piemēram, sūkņos, gultņos un plūsmas regulēšanas droselēs. Turklāt šo daudzpusīgo materiālu var izmantot arī pusvadītāju ražošanas iekārtu detaļu izgatavošanai, piemēram, plātņu apstrādes detaļām.

Zems berzes koeficients

Reakcijas ceļā saistītais silīcija karbīds (RBSC) ir universāls keramikas materiāls, no kura var izgatavot sarežģītas formas profesionālai un rūpnieciskai lietošanai. RBSC izceļas ar izcilu nodilumizturību un zemu izplešanās koeficientu, kā arī ar izcilām elektriskajām īpašībām.

RBSC tiek ražots, infiltrējot porainas silīcija karbīda sagataves ar šķidro silīciju. Tādējādi tiek iegūta keramika ar necaurlaidīgu struktūru, kas ir izturīga pret vidēji kodīgiem un skābiem šķidrumiem, kā arī viegliem ogļūdeņražiem. Turklāt tā necaurlaidīgais sastāvs un virsmas tekstūra samazina berzi, tādējādi pagarinot detaļas kalpošanas laiku, un tā ir viegla un stingra, kas to padara piemērotu kosmiskajiem teleskopiem, kuriem ir noteikti kravas svara ierobežojumi; tās virsmas augstā dimensiju stabilitāte vēl vairāk palielina šī materiāla vērtību.

Augsta ķīmiskā izturība

Reakcijas ceļā saistītais SiC ir ļoti izturīgs pret ķīmisko koroziju, tāpēc tas ir ideāli piemērots vidēm, kurās tiek izmantoti korozīvi materiāli. Turklāt tā zemā siltuma izplešanās un izturība ļauj tam izturēt ekstremālas temperatūras.

Reakcijas saistīšanas procesā izkausēts silīcijs tiek iesmidzināts porainā oglekļa materiālā, kas ir sablīvēts vēlamās detaļas formā, kur tas pēc tam reaģē ar oglekļa molekulām, veidojot silīcija karbīdu.

Pētījumos ir noskaidrots, ka RBSC keramikas lieces izturība, elastības modulis un porainība ir atkarīgi no oglekļa avota materiāla satura un proporcijas. Pienācīgas gradācijas panākšana gan attiecībā uz oglekļa avotu, gan morfoloģiju ievērojami uzlabo ekspluatācijas rādītājus; tas nodrošina brīvo SiC daļiņu vienmērīgu sadalījumu blīvi sakārtotā mikrostruktūrā un galaproduktu izcilas īpašības.