Reaksjonsbundet SiC - optimal ytelse under ekstreme forhold

Reaction Bonded SiC (RBSC) er et tett keramisk materiale som består av silisiumkarbid og karbonpartikler. Ved brenning endres dimensjonene minimalt, noe som gjør det mulig å produsere tilnærmet nettoform uten ekstra kostnader til etterbearbeiding.

Porestrukturene i RBSC viste seg å avhenge av flere nøkkelvariabler knyttet til grafitiseringsgrad, størrelse og morfologi på karbonkildene, og deres innflytelse på hvor reaktivt karbonet var i forhold til silisiumsmelten, var enorm.

Høy styrke

Silisiumkarbid er et ekstremt sterkt og stivt materiale som tåler store påkjenninger uten at den strukturelle integriteten svikter. På grunn av den lave tettheten og den høye spesifikke stivheten er silisiumkarbid et godt materiale i situasjoner som romteleskoper, der man må ta hensyn til vektbegrensninger.

RB SiCs kjemiske inertitet gjør den ideell for bruksområder der den kommer i kontakt med aggressive kjemikalier. I tillegg gjør temperaturstøtbestandigheten at den tåler plutselige endringer i miljøforholdene.

For å øke bøyestyrken og elastisitetsmodulen til RB SiC undersøkte vi hvordan forskjellig karboninnhold påvirker mikrostrukturen. Ved å bruke en sammensatt forløperløsning av PF- og FA-forløpere kunne vi kontrollere både karboninnholdet og krystalliniteten i den porøse preformen vår, og dermed produsere RB SiC med høyere bøyestyrke og elastisitetsmodul.

Høy varmeledningsevne

SiC har høy varmeledningsevne, med en omtrentlig ledningsevne på 300 W/mK - noe som gjør RBSC til et utmerket alternativ for bruksområder som krever høy temperaturytelse.

RBSC har utmerket motstand mot slitasje og erosjon, noe som gjør det ideelt for krevende industrimiljøer. Den lave varmeutvidelseskoeffisienten gjør det dessuten mulig med raske temperatursvingninger uten at det går ut over den strukturelle integriteten.

Partikkelstørrelsesfordelingen i råmaterialet som brukes til fremstilling av RBSC-preformene, har en enorm effekt på mikrostrukturen og de fysiske egenskapene, som bøyestyrke og elastisitetsmodulverdier. En økning i innholdet av Carbon Black resulterer i forbedret mikrostruktur med større bøyestyrke og elastisitetsmodulverdier i ferdige produkter med bedre mikrostruktur.

Ekspansjon ved lav temperatur

Reaction Bonded SiC gir bruksområder som krever motstand mot høye temperaturer en enestående termisk ekspansjonsevne, noe som oppnås ved å bruke Carbon Black og mikrosfærisk grafitt i produksjonsprosessen. Sammensetningen, strukturen og egenskapene til Reaction Bonded SiC varierer avhengig av karboninnholdet, andelen, morfologien og formen på karbonkildene som brukes.

Reaksjonsliming er en effektiv metode for produksjon av keramiske materialer som ildfaste materialer, porøse filterlegemer og slitasjedeler som mekaniske tetninger og lagre.

RB SiC er et ekstremt robust og pålitelig materiale som utmerker seg i mange miljøer. På grunn av den lave termiske ekspansjonshastigheten er dette materialet perfekt for bruksområder som krever presis dimensjonsstabilitet, for eksempel pumper, lagre og strømningskontrolldrossler. I tillegg kan dette allsidige materialet også brukes til å produsere komponenter til halvlederproduksjonsutstyr, for eksempel komponenter for waferhåndtering.

Lav friksjon

Reaction Bonded Silicon Carbide (RBSC) er et tilpasningsdyktig keramisk materiale som kan formes til intrikate former for profesjonell og industriell bruk. RBSC har utmerket slitestyrke med lav utvidelseskoeffisient, korrosjonsbestandighet og fremragende elektriske egenskaper.

RBSC produseres ved å infiltrere porøse silisiumkarbidpreformer med flytende silisium. Dette skaper en keramikk med en ugjennomtrengelig struktur som er motstandsdyktig mot moderat kaustiske og sure væsker samt lette hydrokarboner. Den ugjennomtrengelige sammensetningen og overflatestrukturen reduserer friksjonen og forlenger komponentenes levetid, samtidig som den er lett og stiv, noe som gjør den egnet for romteleskoper der det er begrensninger på nyttelastens vekt.

Høy kjemisk motstandsdyktighet

Reaction Bonded SiC er svært motstandsdyktig mot kjemisk korrosjon, noe som gjør det ideelt for miljøer med korrosive materialer. Den lave termiske ekspansjonen og styrken gjør at det tåler ekstreme temperaturer.

Reaksjonsbundet produksjon innebærer at smeltet silisium sprøytes inn i porøst karbonmateriale som er pakket i form av den ønskede delen, hvor det deretter reagerer med karbonmolekyler og danner silisiumkarbid.

Forskning har vist at RBSC-keramikkens bøyestyrke, elastisitetsmodul og porøsitet avhenger av innholdet og andelen av karbonkildemateriale. En rimelig gradering både når det gjelder karbonkilde og morfologi, forbedrer ytelsen betydelig. Dette sikrer en jevn fordeling av frie sic-partikler i en tettpakket mikrostruktur og overlegne egenskaper for sluttproduktene.