Gesinterd siliciumcarbide

Siliciumcarbide is een van de hardste keramische materialen en heeft een extreem hoge sterkte en thermische geleidbaarheid. Bovendien maakt de weerstand tegen oxidatie en corrosie het geschikt voor omgevingen met hoge temperaturen.

Reactiegebonden SiC heeft grove korrels en een lage corrosiebestendigheid, terwijl direct gesinterd SiC dichter is en betere prestaties bij hoge temperaturen biedt. Bij sinteren zonder druk wordt zeer fijn SiC-poeder gebruikt met niet-oxide sinteradditieven om dicht materiaal met uitstekende fysische eigenschappen te produceren.

Hardheid

Siliciumcarbide is een van de hardste gewone slijpmaterialen met een hardheid van 9,5 op de hardheidsschaal van Mohs - dicht bij de 10 van diamant. Deze hardheid geeft het een uitstekende slijtvastheid, zelfs bij hoge temperaturen; chemicaliën, zouten, zuren en alkaliën vormen geen grote bedreiging; de weerstand tegen thermische schokken is goed; plus het gewicht is de helft van dat van staal!

Sinteren in vloeibare fase biedt voordelen ten opzichte van andere processen, zoals lage verwerkingstemperaturen en een goede vormbaarheid. Bovendien maken de volledige dichtheid en superieure mechanische eigenschappen het geschikt voor abrasieve bewerkingen, slijpen en polijsten en snij-, boor-, ets- en freestoepassingen.

Gesinterd SiC wordt veel gebruikt voor onderdelen van halfgeleiderproductieapparatuur, lasers en structurele toepassingen van fusiereactoren vanwege de uitzonderlijke chemische stabiliteit, temperatuurbestendigheid, lage dichtheid, sterkte, slijtvastheid en lage activeringsenergie. Er zijn zowel reactiegebonden als direct gesinterde kwaliteiten van SiC verkrijgbaar; reactiegebonden kwaliteiten bieden doorgaans lagere kosten met een grovere korrel voor minder impact en warmtearbeid, terwijl direct gesinterde kwaliteiten een superieure slijtvastheid bij hogere temperaturen bieden met een fijnere korrel die een grotere slijtvastheid bij hogere temperaturen biedt. Reactiegebonden kwaliteiten met grovere korrelgroottes worden doorgaans vaker gespecificeerd. Voor grotere hardheid bij het werk voorwaarden dan toepassingen op hoge temperatuur of werk vereist dan Direct gesinterde soorten gebruikt als gevolg van superieure slijtvastheid bij verhoogde temps vaker gespecificeerd in vergelijking voor gebruik, respectievelijk als gevolg van het hebben van superieure slijtvastheid bij verhoogde temperaturen gewenst zijn en hardheid hebben de voorkeur over wanneer gespecificeerd dan een van beide Afwijzing zou kunnen gebruiken hebben de voorkeur als gevolg van het hebben van superieure slijtvastheid/hardheid bij verhoogde werk werk vaker direct gesinterde soorten wanneer gespecificeerd met directe gesinterde kwaliteiten kunnen beide opties moeten worden gespecificeerd en hardheid bieden vaker gebruikt dus.

Sterkte

Siliciumcarbide is een extreem sterk vuurvast keramisch materiaal met een superieure hardheid, sterkte bij hoge temperaturen en weerstand tegen chemische corrosie - eigenschappen die het tot een van de meest veelzijdige vuurvaste materialen ter wereld maken en die in diverse industriële toepassingen worden gebruikt.

Heetperssintering is een van de primaire productiemethoden voor SiC-keramiek. Deze techniek maakt gebruik van uiterst fijn siliciumcarbidepoeder gemengd met sinteradditieven die worden samengeperst met traditionele keramische vormmethoden zoals isostatisch persen, persen of injecteren om dichte structuren te produceren die bestaan uit kleine deeltjes die sterkte leveren.

Vloeistoffase drukloos sinteren van SiC (LPPSiC) is een andere verdichtingstechniek voor SiC. Hierbij wordt vloeibaar silicium of een siliciumlegering in een groen lichaam van a-SiC deeltjes gebracht om b-SiC te vormen dat reageert en bindt met bestaande a-SiC deeltjes om ze te verdichten en het lichaam als geheel te verdichten.

Reactie gesinterd siliciumcarbide heeft uitstekende vormcapaciteiten voor complexe vormen, lage verwerkingstemperaturen en zuiverheidsgraden; de mechanische eigenschappen zoals buigsterkte zijn lager dan normaal gesinterd siliciumcarbide; om deze eigenschap te verbeteren is het nodig om de residuele Si grootte te controleren door de deeltjesgrootte onder de 100nm te houden - deze prestatie markeert een groot succes in het verbeteren van de sterkte van LSiC keramiek.

Corrosiebestendigheid

Siliciumcarbide heeft een uitstekende corrosiebestendigheid en is bestand tegen temperaturen tot 1.900°C, waardoor het geschikt is voor toepassingen waar chemische en thermische schokken onderdelen kunnen beschadigen.

Corrosie in keramiek ontstaat door de vorming van een oxidelaag op het oppervlak, meestal silica of silicaat, afhankelijk van factoren zoals blootstelling aan de omgeving, onzuiverheden, sinterhulpmiddelen, korrelgrensfasen en reacties die kort daarna optreden. Dit leidt tot grote variaties in het corrosiegedrag van siliciumcarbide en siliciumnitride materialen.

Aangezien de voornaamste zorgen bij het ontwerpen van materialen voor gebruik in corrosieve omgevingen de overlevingssnelheid (gemeten als terugtreksnelheid in corrosief medium) en mechanische sterkte (C-ring of vierpuntsbuigsterkte) zijn, vergroot corrosie oppervlaktegebreken die de sterkte na verloop van tijd verzwakken en de mechanische levensduur verminderen.

Gesinterd siliciumcarbide is een uitstekende keuze voor gebruik in ruwe omgevingen vanwege de combinatie van hoge sterkte en slijtvastheid, lage specifieke dichtheid en uitstekende tribologische eigenschappen. Het wordt vaak gebruikt in onderdelen die bestand moeten zijn tegen schokbelastingen van zware ladingen zoals straalpijpen of lagers voor glijlagers; daarnaast wordt het veel gebruikt in koolstofvezelversterkte siliciumcarbide remmen of kogelwerende pantserproductie omdat het bestand is tegen hoge spanningen en temperaturen.

Duurzaamheid

Gesinterd siliciumcarbide is een extreem hard keramisch materiaal met superieure slijtvastheid en corrosiebeschermingseigenschappen, waardoor het een uitstekend slijpmateriaal is. Het kan gevonden worden in slijpschijven, honen voor hoonprocessen, zandstralers en waterstraalsnijders voor slijp- of honingtoepassingen, evenals waterstraalsnijprocessen.

Dankzij zijn chemische weerstand is dit materiaal bestand tegen langdurige blootstelling aan gangbare anorganische zuren, zouten en alkaliën zonder dat het wordt aangetast. Bovendien wordt de duurzaamheid verhoogd door dicht opeengepakte covalente bindingen gevormd uit 4 silicium- en 4 koolstofatomen bij de vorming van tetrahedral coördinaties.

Gesinterd SiC wordt gemaakt door silicapoederdeeltjes samen te persen en te sinteren (verwarmen). Door sinteren smelten deze afzonderlijke deeltjes samen tot een massief stuk met een hoge hardheid en sterkte dat ook bestand is tegen oxidatie en corrosie; bovendien is het duurzamer dan de meeste soorten keramiek.

Reactiegebonden siliciumcarbide, geproduceerd door vloeibaar silicium te infiltreren in poreuze grafiet- of koolstofvoorvormen, heeft een lagere sterkte dan gesinterd siliciumcarbide maar is geschikter vanwege de lage verwerkingstemperaturen, goede vormbaarheid en grotere zuiverheid. Commercieel reactiegesinterd siliciumcarbide heeft een buigsterkte bij kamertemperatuur van ongeveer 300 MPa.

Reactiegesinterd siliciumcarbide met boor- of koolstofsinterhulpen heeft een extreem hoge kruipweerstand, die wordt bereikt door de korrelgrensenergieën en oppervlakte-energieën te wijzigen en de volumediffusiesnelheden te verhogen om verdichting en verdichting te bevorderen. Hierdoor kunnen korrels in direct kristallijn contact blijven zonder dat er tweede fasestructuren worden gevormd bij de korrelgrenzen.