Prednosti silicijevega karbida Fiber

Vlakna iz silicijevega karbida so visoko zmogljiv keramični material s številnimi prednostmi, vključno z odpornostjo na oksidacijo pri visokih temperaturah, trdoto, trdnostjo in nizko gostoto. Poleg tega se ponaša z odlično korozijsko odpornostjo in toplotno stabilnostjo.

COVID-19 je negativno vplival na povpraševanje in dobavne verige številnih industrij, kar je povzročilo upočasnitev proizvodnje med proizvajalci v letalski in obrambni industriji.

Odpornost na visoke temperature

Vlakna iz silicijevega karbida so izjemna izbira za kompozite s kovinsko in keramično matrico zaradi svoje izjemne odpornosti na visoke temperature, saj zaradi izjemne lomne trdnosti in odpornosti na oksidacijo ostanejo nedotaknjena pri temperaturah, ki presegajo 1000 F (540 stopinj Celzija). Njihova stabilnost je posledica nizke vsebnosti kisika, ki zagotavlja dolgotrajno stabilnost pri visokih temperaturah.

Ta material je lahka, a zmogljiva alternativa superzlitinam na osnovi niklja, saj zagotavlja podobno trdnost, toplotno odpornost in kemijsko inertnost, hkrati pa je lažji in vzdržljivejši. Poleg tega je zaradi svoje kemično inertne narave odporen na korozijo in kemične poškodbe.

Izdelan je bil inovativen proizvodni postopek za izdelavo vlaken iz silicijevega karbida, odpornih na visoke temperature. Kot surovina se uporabi nizkomolekularni silan (LPS), ki reagira z organsko spojino, ki vsebuje zgoščevalne elemente, in nastane polikarbosilan, ki vsebuje AL in Y (PACS in PYCS), katerega neprekinjena vlakna se nato spredejo s tehnologijo talilnega predenja, preden se sintrajo, da nastanejo visokotemperaturno odporna SiC-vlakna.

Visoka trdnost

Silicijeva karbidna vlakna so močan material, ki lahko prenese ekstremne temperature. Zaradi svoje stehiometrične sestave in polikristalne mikrostrukture zagotavlja visoko natezno trdnost, zaradi svoje trdote in kemične odpornosti pa je primerno za postopke kaljenja kovin ter za uporabo pri kaljenju kovin v olju. Poleg tega je silicijev karbid odporen na visokotlačna okolja - zato je odlična izbira za tesnila oljnih črpalk in druge mehanske izdelke, ki delujejo v teh okoliščinah.

Zaradi naraščajoče letalske in vojaške proizvodnje, povečanega financiranja NASA in drugih dejavnikov se pričakuje povečanje severnoameriškega povpraševanja po silicijevem karbidu, ki se uporablja v keramičnih zavornih diskih za športne avtomobile in neprebojnih jopičih.

Raziskovalni center NASA Glenn je razvil mikrovalovni postopek za izdelavo žičk SiC z večjo trdnostjo, ki proizvajalcem pomaga zmanjšati potrebo po energiji, temperaturo in čas obdelave ter ozdraviti poškodovane ali nekakovostne žičke SiC za večjo zmogljivost. Poleg tega ta inovativni postopek prihrani stroške dela, hkrati pa poveča izkoristek uporabnega SiC.

Visokotemperaturna stabilnost

Vlakna iz silicijevega karbida so znana po tem, da so izjemno trpežni in vzdržljivi materiali z odlično toplotno prevodnostjo in odpornostjo proti toplotnemu raztezanju, odporni proti koroziji, imajo visok modul trdnosti in nizke stopnje toplotnega raztezanja ter trdnostne lastnosti - lastnosti, zaradi katerih so primerni za postopke kaljenja v olju pri kaljenju kovin ter za uporabo v materialih, odpornih proti obrabi, ali kompozitih s keramično matrico.

Rast trga silicijevega karbida Tržišče neprekinjenih vlaken iz silicijevega karbida se hitro širi zaradi povpraševanja letalske in obrambne industrije po lahkih komponentah. Zaradi izjemne odpornosti na oksidacijo in kemične čistosti lahko neprekinjena vlakna iz silicijevega karbida najdemo v številnih aplikacijah; medtem ko so lahko tkana vlakna iz silicijevega karbida primerna celo za uporabo pri visokih temperaturah, kot so jedrski reaktorji ali metalurške peči.

SEM je bil uporabljen za preučevanje površinske morfologije pripravljenih vlaken SiC-9 in SiC-14, izdelanih v našem laboratoriju. Vsebnost kisika v teh vzorcih je bila le 0,07 utežnega odstotka, kar je bistveno manj od stehiometričnega razmerja SiC. Toplotna stabilnost je bila odlična, brez zaznavnih sprememb tudi med daljšo toplotno obdelavo.

Odpornost proti koroziji

Vlakna iz silicijevega karbida so napreden keramični material z odličnimi toplotnimi, kemičnimi in mehanskimi lastnostmi. Zaradi svoje sposobnosti prenašanja visokih temperatur so primerna za aplikacije, kjer bi se drugi materiali hitro razgradili ali odpovedali; zaradi odpornosti proti lezenju, oksidaciji, utrujanju in plazenju pa so primeren material za aplikacije v vesoljski in vojaški opremi.

Odpornost vlaken SiC proti koroziji je posledica nizke gostote por in velike specifične površine, dosežene s postopkom infiltracije in pirolize. Polikarbosilan iz molekul prekurzorja vstopi v pore in tvori sekundarni silicijev karbid, ki nato zmanjša velikost por; zeleni vzorci, izdelani v tem koraku, so nato podvrženi več ciklom infiltracije-pirolize, ki poveča njihovo gostoto in hkrati zmanjša poroznost.

Pandemija COVID-19 je povzročila opustošenje v dobavnih in povpraševalnih verigah številnih panog. Številne tovarne so se zaprle, letalske družbe in obrambna industrija pa se zaradi omejitev potovanj in tovora soočajo s težavami pri poslovanju.