Sinterēts silīcija karbīds

Silīcija karbīds ir neaizstājams strukturāls keramikas materiāls, pateicoties tā izcilajai izturībai augstās temperatūrās un izturībai pret oksidāciju, kas padara to neaizstājamu mehāniskās ražošanas, kosmiskās aviācijas tehnoloģiju un informācijas elektronikas jomā.

Reakcijas saķepināšana nodrošina zemas temperatūras un īsu saķepināšanas laiku, vienlaikus iegūstot gandrīz neto izmēra formas, taču to ierobežo nevienmērīgs blīvuma sadalījums, saķepināto produktu plaisāšana un nepietiekama silīcija iekļūšana saķepināšanas procesu laikā.

Augstas temperatūras izturība

Silīcija karbīds ir ārkārtīgi ciets un izturīgs keramikas materiāls, kas pazīstams ar savu izcilo izturību augstā temperatūrā, nodilumizturību un izturību pret ķīmisko oksidāciju. Šo īpašību dēļ silīcija karbīdu izmanto daudzās rūpniecības nozarēs, tostarp kodolspēkstacijās, krāsnīs, reaktīvajos dzinējos, raķešu sprauslās un papīra ražošanā.

Viens no veidiem, kā uzlabot saķepinātā silīcija karbīda mehāniskās īpašības augstā temperatūrā, ir pievienot piedevas, piemēram, alumīniju, boru un oglekli (SiC-ABC), kas uzlabo izturību pret slīdēšanu. Šīs piedevas maina graudu robežu enerģiju un virsmas enerģiju, vienlaikus palielinot tilpuma difūzijas ātrumu un kavējot stikla veidošanos graudu robežās.

Vēl viens veids, kā uzlabot mehāniskās īpašības, ir bezspiediena saķepināšana, kas ietver SiC pulvera kompaktu saķepināšanu bez ārēja spiediena pielikšanas. Šīs metodes priekšrocība ir tā, ka tā novērš blīvuma svārstības, ko izraisa tradicionālās karstās presēšanas saķepināšanas metodes, kuru rezultātā rodas ievērojamas izmēru izmaiņas un pazeminās izstrādājumu kvalitāte, kā arī rada blīvumu, kas ir tuvāks teorētiskajām vērtībām nekā jebkad agrāk.

Izturība pret koroziju augstā temperatūrā

Silīcija karbīdam piemīt izcila izturība pret ķīmisko koroziju dažādās vidēs līdz 1700 grādiem pēc C, piemēram, sausā skābeklī, karstos gāzveida tvaikos un šķidros sāļos un metālos, kā arī izkausētos sāļos un ogļu pelnu sārņos.

Sinterētais silīcija karbīds nodrošina izcilu izturību pret koroziju, pateicoties tā struktūrai un virsmas kvalitātei. Šim materiālam piemīt spēcīga izturība pret eroziju (slīdēšanu), mehānisko izturību, termisko triecienu un nodilumu.

Augstā temperatūrā saķepinātais silīcija karbīda materiāls XICAR (parasti saukts par Hexoloy SE alternatīvu) ir izrādījies ļoti izturīgs pret ķīmisko koroziju skābā vidē, piemēram, koncentrētā HCl un HNO3, un ar Y2O3 apstrādātiem paraugiem ir lielāka izturība nekā paraugiem, kuros izmantots MgO saķepināšanas palīglīdzeklis.

Reaģējot saistītais saķepinātais silīcija karbīds, ko parasti dēvē par pašsavienojošo silīcija karbīdu, tiek iegūts, reaģējot oglekli saturošam porainam keramikas ķermenim ar šķidro silīciju. Šis maisījums iefiltrējas keramikas korpusā, reaģē ar grafītu, veidojot b-SiC, un pēc tam savienojas ar esošajām a-SiC daļiņām, lai veidotu pilna blīvuma reakcijas saķepinātu silīcija karbīdu ar dažādām formām, kas pieejamas šajā procesā.

Augsta izturība

Silīcija karbīds ir viens no izturīgākajiem keramikas materiāliem. Tā kā silīcija karbīds ir izturīgs pret augstām temperatūrām un oksidāciju, tas ir lielisks materiāls, ko var izmantot daudzos rūpnieciskos lietojumos.

Silīcija karbīda keramiku parasti var izgatavot, izmantojot bezspiediena saķepināšanas vai reakcijas saķepināšanas ražošanas procesus, un Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories piedāvā abus veidus, lai atbilstu dažādiem gala lietojumiem.

Bez spiediena saķepinātu silīcija karbīdu ražo, apvienojot smalku daļiņu SiC pulveri ar saķepināšanas palīgvielām, kas nav oksīdi, un saķepinot to temperatūrā, kas augstāka par 2000 grādiem C inertā atmosfērā, iegūstot augsta blīvuma materiālu ar izcilu izturību pret oksidāciju, izturību pret koroziju un mehāniskām īpašībām.

Reakcijas saķepināšana ir jauns process silīcija karbīda (SiC) keramikas ražošanā, kas piedāvā tādas priekšrocības kā blīvas struktūras, zemākas apstrādes temperatūras, formas iespējas, zemas izmaksas un augstāka tīrība. Tomēr diemžēl tā lieces izturība ir daudz zemāka nekā standarta saķepinātā SiC, jo tā mikrostruktūrā ir oglekļa (Si) atlikumi.

Augsta izturība

Sinterēta silīcija karbīda keramika ir viens no cietākajiem un izturīgākajiem keramikas materiāliem, kas joprojām ir izturīgs arī ļoti augstās temperatūrās, tāpēc tas ir lieliska izvēle lietojumiem, kur ir svarīga izturība pret augstām temperatūrām.

SSIC uzrāda gandrīz nemainīgu stiprību plašā temperatūras diapazonā un saglabā savu izturību pat zem liela spiediena, padarot to par ļoti populāru materiālu augstas veiktspējas sūkņu detaļām un citām svarīgām iekārtu daļām.

SSIC ražo, izmantojot parastās keramikas formēšanas metodes. Pēc tam, kad SSIC ir noformēti vajadzīgajā formā, tie tiek saķepināti augstā temperatūrā un spiedienā inertas gāzes atmosfērā.

Sinterēšanu var iedalīt divās atšķirīgās fāzēs - cietās fāzes un šķidrās fāzes saķepināšanā. Cietās fāzes saķepināšanai nepieciešams pievienot C un B kā saķepināšanas palīglīdzekļus, lai samazinātu SiC keramikas graudu robežu enerģiju, savukārt šķidrā fāzē kā aģentu izmanto vienu vai vairākus elementu eitektiskos oksīdus (piemēram, Y2O3), radot elektrolītisku fāzi ar kustību, difūziju un masas pārnesi starp silīcija oksīda daļiņām, lai blīvinātu materiāla blīvumu.