Siliciumcarbidevezel is een hoogwaardig keramisch materiaal met talloze voordelen, zoals oxidatieweerstand bij hoge temperaturen, hardheid, sterkte en lage dichtheid. Bovendien heeft het uitstekende eigenschappen op het gebied van corrosiebestendigheid en thermische stabiliteit.
COVID-19 heeft een negatief effect gehad op de vraag en de toeleveringsketens van veel industrieën, wat heeft geleid tot productievertragingen bij fabrikanten van lucht- en ruimtevaart en defensie.
Weerstand tegen hoge temperaturen
Siliciumcarbide vezels onderscheiden zich als een uitzonderlijke keuze voor metaal en keramische matrix composieten vanwege hun extreme weerstand tegen hoge temperaturen, dankzij hun uitzonderlijke breuksterkte en weerstand tegen oxidatie waardoor ze intact blijven bij temperaturen van meer dan 1000 F (540degF). Hun stabiliteit ligt in hun lage zuurstofgehalte dat zorgt voor langdurige stabiliteit bij hoge temperaturen.
Dit materiaal is een lichtgewicht maar hoogwaardig alternatief voor superlegeringen op basis van nikkel en biedt dezelfde sterkte, hittebestendigheid en chemische inertheid terwijl het lichter en duurzamer is. Bovendien betekent de chemisch inerte aard dat het bestand is tegen corrosie en chemische schade.
Er is een innovatief productieproces ontwikkeld voor het maken van siliciumcarbidevezels die bestand zijn tegen hoge temperaturen. Door gebruik te maken van laagmoleculair silaan (LPS) als grondstof en dit te laten reageren met een organische verbinding die verdichtingselementen bevat, worden AL- en Y-bevattend polycarbosilaan (PACS en PYCS) geproduceerd, waarvan vervolgens continue vezels worden gesponnen met behulp van de smeltspintechnologie voordat ze worden gesinterd tot SiC-vezels die bestand zijn tegen hoge temperaturen.
Zeer sterk
Siliciumcarbidevezel is een sterk materiaal dat bestand is tegen extreme temperaturen. Dankzij de stoichiometrische samenstelling en polykristallijne microstructuur heeft het een hoge treksterkte, terwijl de hardheid en chemische bestendigheid het geschikt maken voor metaalhardingsprocessen en olieafkoelingstoepassingen bij het afkoelen van metalen. Bovendien is siliciumcarbide bestand tegen omgevingen met hoge druk, waardoor het een uitstekende optie is voor oliepompafdichtingen en andere mechanische producten die onder deze omstandigheden werken.
Verwacht wordt dat de stijgende productie in de lucht- en ruimtevaart en het leger, de verhoogde NASA-financiering en andere factoren zullen leiden tot een toename van de Noord-Amerikaanse vraag naar siliciumcarbidevezels, die worden gebruikt in keramische remschijven voor sportauto's en kogelvrije vesten.
NASA Glenn Research Center heeft een microgolfproces ontwikkeld voor de productie van SiC linten met een sterkere sterkte. Dit helpt fabrikanten om het benodigde vermogen, de verwerkingstemperatuur en de verwerkingstijd te verlagen en beschadigde of laagwaardige SiC linten te helen voor betere prestaties. Bovendien bespaart dit innovatieve proces op arbeidskosten terwijl het de opbrengst van bruikbaar SiC verhoogt.
Stabiliteit bij hoge temperaturen
Siliciumcarbidevezels staan bekend als extreem taaie en duurzame materialen met een uitstekende thermische geleidbaarheid en weerstand tegen thermische uitzetting, corrosiebestendigheid, hoge modulussterkte en lage thermische uitzettingssnelheden en sterkte-eigenschappen - kwaliteiten die ze geschikt maken voor olieverversingsprocessen bij het uitharden van metalen en voor gebruik in slijtvaste materialen of keramische matrixcomposieten.
Siliciumcarbide Vezel Marktgroei De markt voor continue siliciumcarbide vezels groeit snel als gevolg van de vraag van de luchtvaart- en defensie-industrie naar lichtgewicht componenten. Vanwege de superieure weerstand tegen oxidatie en chemische zuiverheid zijn continue siliciumcarbidevezels te vinden in tal van toepassingen; geweven siliciumcarbidevezels kunnen zelfs geschikt zijn voor toepassingen met hoge temperaturen, zoals kernreactoren of metallurgische ovens.
SEM werd gebruikt om de oppervlaktemorfologie van de in ons laboratorium geproduceerde SiC-9 en SiC-14 vezels te onderzoeken. Het zuurstofgehalte in deze monsters was slechts 0,07 gewichtsprocent - aanzienlijk lager dan de stoichiometrische verhouding van SiC. De thermische stabiliteit was uitstekend zonder waarneembare veranderingen, zelfs tijdens langdurige warmtebehandelingen.
Corrosiebestendigheid
Siliciumcarbidevezels zijn een geavanceerd keramisch materiaal met superieure thermische, chemische en mechanische eigenschappen. Hun vermogen om hoge temperaturen te weerstaan maakt ze geschikt voor toepassingen waar andere materialen snel zouden degraderen of falen; terwijl hun kruipweerstand, oxidatieweerstand en weerstand tegen vermoeiing ze geschikt maken voor toepassingen in de ruimtevaart en militaire apparatuur.
De corrosiebestendigheid van SiC-vezels komt voort uit hun lage poriëndichtheid en hoge specifieke oppervlakte, die wordt bereikt door een infiltratie-pyrolyseproces. Polycarbosilaan uit precursormoleculen dringt de poriën binnen om secundair siliciumcarbide te vormen dat vervolgens de poriën verkleint; groene monsters die via deze stap zijn vervaardigd, ondergaan vervolgens meerdere cycli van infiltratie-pyrolyse waardoor hun dichtheid toeneemt terwijl de porositeit afneemt.
De COVID-19 pandemie heeft een ravage aangericht in de vraag- en aanbodketens van veel industrieën. Talloze fabrieken zijn stilgelegd, terwijl luchtvaartmaatschappijen en defensie-industrieën het moeilijk hebben door reis- en vrachtbeperkingen.