Silīcija karbīda šķiedru tirgus

Ņemot vērā to formu, silīcija karbīda šķiedru tirgu var iedalīt nepārtrauktās un austās silīcija karbīda šķiedru izstrādājumos. Galvenie tirgus virzītājspēki ir pieaugusī rūpnieciskā ražošana kosmosa un aizsardzības nozarēs, kā arī enerģētikas nozarē, kur nepārtrauktās silīcija karbīda šķiedras tiek izmantotas kodolreaktoru izgatavošanai.

Izturīgs pret augstām temperatūrām

Silīcija karbīda šķiedras izturība pret augstām temperatūrām padara to par izcilu metālu un plastmasu pastiprinājuma materiālu, ļaujot ražot kompozītmateriālus ar augstu stiepes izturību un elastības moduli. Turklāt silīcija karbīda šķiedras elektrodus plaši izmanto krāsnīs un indukcijas plītēs kā rūpniecisko sildīšanas avotu; papildus tos var leģēt ar slāpekli, fosforu, alumīniju vai galliju, lai ražotu n-tipa un p-tipa pusvadītājus.

Silīcija karbīds labi iztur augstas temperatūras, turklāt tam piemīt ķīmiskā un dimensiju stabilitāte, kas to padara par izcilu materiāla izvēli pusvadītāju plāksnīšu paliktņu balstiem un lāpstiņām pusvadītāju krāsnīs, kā arī to izmanto kā krāsns oderējumus, nodiluma plāksnes un oderējuma caurules elektronikas ražošanas rūpnīcās.

Kodoliekārtu būvniecība gan attīstītajās, gan jaunattīstības valstīs strauji virzās uz priekšu, kas varētu palielināt pieprasījumu pēc enerģētikas un elektroenerģijas komponentiem, kuros izmantoti silīcija karbīda šķiedru izolācijas materiāli, piemēram, jaudas reaktori, kuros šie materiāli tiek plaši izmantoti kā izolācija.

Augsttemperatūrai izturīgu silīcija karbīda šķiedru ražošanas metodes sastāv no trim posmiem: prekursoru šķiedru iegūšana, izmantojot polikarbosilāna kausējuma vērpšanu, šo prekursoru šķiedru iegremdēšanu reakcijas monomēros, lai veiktu mērcēšanu un sacietēšanu, tādējādi panākot ideālu attiecību starp šķērssaišu slāņa biezumu un šķiedras diametru (0,1–0,99), un, visbeidzot, krekingu inertas gāzes vidē, lai iegūtu SiC šķiedras, kurām piemīt izcila izturība pret augstām temperatūrām, kā arī samazinātas ražošanas izmaksas un piemērotas lieces īpašības. Gala produktiem piemīt izcila izturība pret augstām temperatūrām, zemas ražošanas izmaksas un labas lieces īpašības to lietošanas jomās.

Armatūras materiāls

Silīcija karbīda šķiedra tiek izmantota kā pastiprinājuma materiāls keramikas matricas kompozītos (CMC). Tās īpašības padara to piemērotu izmantošanai daudzos enerģētikas nozares pielietojumos, piemēram, ogļu spēkstacijās un kodolreaktoros, kā arī karstumizturīgās aizsargpriekškaros un lentēs. Silīcija karbīda šķiedras izturība pret augstām temperatūrām un ilgmūžība padara to par lielisku izvēli kā sastāvdaļu CMC pastiprinājuma materiālos, piemēram, karstumizturīgās aizkari vai lentes.

Kopš 2008. gada silīcija karbīda šķiedru ražošanas tehnoloģijās ir panākti ievērojami uzlabojumi, kā rezultātā ir izstrādātas gandrīz stehiometriskas šķiedras ar mazu diametru, kuru īpašības ir piemērotas lielākajai daļai keramikas matricas kompozītu (CMC) un kodolenerģētikas lietojumiem. Diemžēl to izmantošanu joprojām ierobežo ražošanas izmaksas.

Pieprasījums pēc silīcija karbīda šķiedras Ziemeļamerikā strauji pieaug, paplašinoties kosmosa un militārajai rūpniecībai, ko veicina gan liels pieprasījums pēc komerciālajiem gaisa kuģiem, gan arī pieaugošie aizsardzības izdevumi šajā reģionā. Izdevumu pieaugums, visticamāk, veicinās pieprasījuma palielināšanos pēc hibrīdiem alumīnija metāla matricas kompozītiem, kas ir pastiprināti ar silīcija karbīda šķiedru.

Pasaules silīcija karbīda šķiedru tirgu var iedalīt pēc formas un pielietojuma. Nepārtrauktas silīcija karbīda šķiedras 2023. gadā ieņēma lielāko tirgus daļu, un prognozēts, ka no 2024. līdz 2030. gadam to gada vidējais pieauguma temps būs 35,9%. Šīs viegli apstrādājamās šķiedras var viegli integrēt sarežģītas formas detaļās, turklāt to izturība pret starojumu piesaista kodolenerģētikas nozares uzmanību.

Metāla matricas kompozītmateriāli

Silīcija karbīda šķiedra var palīdzēt samazināt lidmašīnu dzinēju svaru un izmaksas, samazinot izmantoto slodzi nesošo materiālu daudzumu. Tomēr tās ražošanai raksturīgas savas problēmas, piemēram, spēja izturēt augstas temperatūras, neplaisājot, kā arī materiālu korozijas izturība un izturība pret nogurumu.

Viena no kompozītmateriālu uzlabošanas iespējām būtu jaunu metālu izstrāde, kas nodrošinātu labāku saderību starp armatūras materiāliem un armatūras metāliem, tādējādi radot izturīgākus un ilgmūžīgākus kompozītmateriālus. Cita pieeja varētu ietvert keramikas matricas izmantošanu, kas padarītu kompozītmateriālus vieglākus, vienlaikus ļaujot šķiedras veidot dažādās formās.

Ar bora šķiedrām pastiprinātie alumīnija matricas kompozītmateriāli, kas tiek ražoti reaktīvo dzinēju detaļām, izceļas ar to, ka tie ir divreiz izturīgāki un karstumizturīgāki nekā niķeļa sakausējumi, taču to ražošanas izmaksas par mārciņu ir aptuveni $100 zemākas – tas ir ievērojams uzlabojums salīdzinājumā ar tradicionālajiem niķeļa sakausējumiem, kas pašlaik ir standarta materiāls lielākajā daļā gaisa kuģu detaļu.

Lai izgatavotu ar boru pastiprinātus metāla matricas kompozītus, silīcija karbīda šķiedras vispirms jāpārklāj ar metālu, lai uzlabotu to mitruma uzsūkšanas spēju attiecībā pret matricas metālu, un tās jāsakrauj un jāuzkarsē zem spiediena, pirms starp katru slāni tiek ievietots matricas metāla pulveris, kas sajaukts ar organisko saistvielu.

Pieteikumi

Silīcija karbīda šķiedra ir ugunsizturīga materiāla veids, ko izmanto dažādos pielietojumos, tostarp kā karstumizturīgus materiālus reaktīvajiem dzinējiem un keramikas matricas kompozītiem, kā arī kā pastiprinājuma materiālu augsttemperatūras siksnām un filtrējošiem audumiem, augsttemperatūras gāzu vai metālu filtrēšanai ar filtrējošiem audumiem, kā arī kā galvenā sastāvdaļa silīcija karbīda armatūras metāla matricas kompozītos — šie pielietojumi būtu jāveicina ievērojamu ieņēmumu pieaugumu šajā tirgū.

Līdz 2024. gadam austās silīcija karbīda šķiedras, visticamāk, dominēs pasaules tirgū, pateicoties to izcilajām mehāniskajām īpašībām un ražošanas elastīgumam. Austās silīcija karbīda šķiedras var viegli aust dažādās struktūrās, piemēram, šļūtenēs, caurulēs vai maisiņos, un tām piemīt izcila nodilumizturība, kas padara tās par labāko izvēli automobiļu detaļām.

Silīcija karbīda šķiedra pārspēj tradicionālos niķeļa bāzes supersakausējumus, jo tā ir divreiz izturīgāka un 20% vieglāka, turklāt tai ir uzlabota ķīmiskā stabilitāte, ķīmiskā izturība, siltumizturība, siltumvadītspēja un izturība. Turklāt SiC kristāliskā struktūra spēj izturēt lielāku stiepes spriegumu, nezaudējot formu un nelūstot.

Uzņēmums „American Elements“ piedāvā iespaidīgu klāstu ar moderniem materiāliem, kas paredzēti izmantošanai kosmosa un elektronikas nozarē ASV. Starp tiem ir COI Ceramics Inc ražotās Sylramic SiC šķiedras, kas iepakotas 3 collu kartona spolēs; tās var aust vai salīmēt lentu veidā atbilstoši individuālām klientu prasībām, izmantojot dažādus aušanas modeļus; turklāt tās ir pieejamas dažādos izmēros un garumos, nodrošinot maksimālu elastīgumu.