Fordeler med silisiumkarbidfiber

Silisiumkarbidfiber er et keramisk materiale med høy ytelse og mange fordeler, blant annet oksidasjonsbestandighet ved høye temperaturer, hardhet, styrke og lav tetthet. I tillegg har det utmerket korrosjonsbestandighet og termisk stabilitet.

Covid-19 har hatt en negativ innvirkning på etterspørselen og forsyningskjedene i mange bransjer, noe som har ført til produksjonsnedgang blant produsenter innen romfart og forsvar.

Motstand mot høye temperaturer

Silisiumkarbidfibre skiller seg ut som et eksepsjonelt valg for metall- og keramiske matrikskompositter på grunn av deres ekstreme motstand mot høye temperaturer, takket være deres eksepsjonelle bruddstyrke og motstand mot oksidasjon som gjør at de forblir intakte ved temperaturer på over 1000 F (540degF). Stabiliteten ligger i det lave oksygeninnholdet, som sikrer stabilitet ved høye temperaturer over tid.

Dette materialet er et lett, men høytytende alternativ til nikkelbaserte superlegeringer, med tilsvarende styrke, varmebestandighet og kjemisk inertitet, samtidig som det er lettere og mer holdbart. I tillegg er det kjemisk inert, noe som betyr at det motstår både korrosjon og kjemiske skader.

En innovativ produksjonsprosess for fremstilling av høytemperaturbestandige silisiumkarbidfibre har blitt utviklet. Ved å bruke lavmolekylært silan (LPS) som råmateriale og la det reagere med en organisk forbindelse som inneholder fortettingselementer for å produsere AL- og Y-holdig polykarbosilan (PACS og PYCS), spinner man deretter kontinuerlige fibre ved hjelp av smeltespinnteknologi før de sintres for å danne høytemperaturbestandige SiC-fibre.

Høy styrke

Silisiumkarbidfiber er et sterkt materiale som tåler ekstreme temperaturer. Takket være den støkiometriske sammensetningen og den polykrystallinske mikrostrukturen gir materialet høy strekkfasthet, samtidig som hardheten og den kjemiske motstandsdyktigheten gjør det egnet for metallherdingsprosesser og oljeslukking i metallslukkeoperasjoner. Silisiumkarbid tåler dessuten høytrykksmiljøer, noe som gjør det til et utmerket alternativ for oljepumpetetninger og andre mekaniske produkter som brukes under slike forhold.

Økende romfarts- og militærproduksjon, økt finansiering fra NASA og andre faktorer forventes å føre til en økning i den nordamerikanske etterspørselen etter silisiumkarbidfiber, som brukes i keramiske bremseskiver til sportsbiler og skuddsikre vester.

NASA Glenn Research Center har utviklet en mikrobølgeprosess for å produsere sterkere SiC-tråder, noe som hjelper produsentene med å redusere strømbehov, prosesseringstemperaturer og prosesseringstider, samt helbrede skadede SiC-tråder eller SiC-tråder av lav kvalitet for bedre ytelse. I tillegg sparer denne innovative prosessen arbeidskostnader samtidig som den øker utbyttet av brukbart SiC.

Stabilitet ved høye temperaturer

Silisiumkarbidfibre er kjent for å være ekstremt seige og slitesterke materialer med utmerket varmeledningsevne og termisk ekspansjonsmotstand, de er motstandsdyktige mot korrosjon, har høy modulstyrke og har lave termiske ekspansjonshastigheter og styrkeegenskaper - egenskaper som gjør dem egnet for oljeslokkeprosesser i metallherding samt til bruk i slitesterke materialer eller keramiske matrikskompositter.

Markedsvekst for silisiumkarbidfiber Markedet for kontinuerlige silisiumkarbidfibre vokser raskt på grunn av romfarts- og forsvarsindustriens etterspørsel etter lettvektskomponenter. På grunn av sin overlegne motstand mot oksidasjon og kjemiske renhet kan kontinuerlige silisiumkarbidfibre brukes i en rekke applikasjoner, mens vevde silisiumkarbidfibre til og med kan være egnet for høytemperaturapplikasjoner som atomreaktorer eller metallurgiske ovner.

SEM ble brukt til å undersøke overflatemorfologien til SiC-9- og SiC-14-fibrene som ble produsert ved vårt laboratorium. Oksygeninnholdet i disse prøvene var bare 0,07 vektprosent - betydelig under det støkiometriske forholdet mellom SiC og SiC. Den termiske stabiliteten var utmerket, uten påvisbare endringer selv under langvarig varmebehandling.

Motstandsdyktighet mot korrosjon

Silisiumkarbidfibre er et avansert keramisk materiale med overlegne termiske, kjemiske og mekaniske egenskaper. Deres evne til å motstå høye temperaturer gjør dem egnet for bruksområder der andre materialer ville brytes ned eller svikte raskt, mens deres motstand mot kryp, oksidasjon, utmattelse og utmattelse gjør dem egnet for bruksområder innen romfart og militært utstyr.

SiC-fibrenes korrosjonsbestandighet skyldes deres lave poretetthet og høye spesifikke overflateareal, som oppnås gjennom en infiltrasjon-pyrolyseprosess. Polykarbosilan fra forløpermolekylene trenger inn i porene for å danne sekundært silisiumkarbid, som deretter reduserer porestørrelsen. Grønne prøver som er produsert gjennom dette trinnet, gjennomgår deretter flere sykluser med infiltrasjon-pyrolyse, noe som øker tettheten samtidig som porøsiteten minsker.

Covid-19-pandemien har skapt kaos i en rekke industriers tilbuds- og etterspørselskjeder. Mange fabrikker har stengt ned, mens flyselskaper og forsvarsindustrien har problemer med å drive på grunn av reise- og fraktrestriksjoner.