Reakcijsko vezani SiC - optimalna zmogljivost v ekstremnih razmerah

Reaction Bonded SiC (RBSC) je gost keramični material, sestavljen iz silicijevega karbida in ogljikovih delcev. Z žganjem se njegove dimenzije minimalno spremenijo, kar omogoča proizvodnjo skoraj neto oblike brez dodatnih stroškov obdelave po žganju.

Ugotovljeno je bilo, da je struktura por RBSC odvisna od več ključnih spremenljivk, povezanih s stopnjo grafitizacije, velikostjo in morfologijo virov ogljika; njihov vpliv na reaktivnost ogljika glede na silicijevo talino je ogromen.

Visoka trdnost

Silicijev karbid je izjemno močan in tog material, ki lahko prenese velike obremenitve, ne da bi se pri tem porušila njegova strukturna celovitost. Zaradi nizke gostote in visoke specifične togosti je silicijev karbid zaželen material v primerih, kot so vesoljski teleskopi, kjer je treba upoštevati omejitve glede teže.

Zaradi kemične inertnosti je RB SiC idealen za aplikacije, kjer prihaja v stik z agresivnimi kemikalijami. Poleg tega je odporen na temperaturne udarce, kar mu omogoča, da prenese nenadne spremembe okoljskih pogojev.

Da bi povečali upogibno trdnost in elastični modul RB SiC, smo raziskali, kako različne vsebnosti ogljika vplivajo na njegovo mikrostrukturo. Z uporabo kompozitne raztopine prekurzorjev PF in FA smo lahko nadzorovali vsebnost in kristaliničnost ogljika v naši porozni predobliki ter tako pridobili RB SiC z večjo upogibno trdnostjo in elastičnim modulom.

Visoka toplotna prevodnost

SiC je zelo toplotno prevoden, njegova približna prevodnost znaša 300 W/mK, zato je RBSC odlična izbira za aplikacije, ki zahtevajo visoko temperaturno zmogljivost.

RBSC se ponaša z odlično odpornostjo proti abrazivni in erozivni obrabi, zato je idealen za zahtevna industrijska okolja. Poleg tega njegov nizek koeficient toplotnega raztezanja omogoča hitra temperaturna nihanja brez ogrožanja strukturne celovitosti.

Porazdelitev velikosti delcev surovine, ki se uporablja pri pripravi predoblik RBSC, ima velik vpliv na njihovo mikrostrukturo in fizikalne lastnosti, kot sta upogibna trdnost in elastični modul. Povečanje vsebnosti saj povzroči izboljšanje mikrostrukture z večjo upogibno trdnostjo in vrednostmi elastičnega modula v končnih izdelkih z boljšo mikrostrukturo.

Razširitev pri nizkih temperaturah

Reakcijsko vezani SiC nudi aplikacijam, ki zahtevajo odpornost na visoke temperature, izjemno sposobnost toplotnega raztezanja, kar je doseženo z uporabo saj in mikrosferičnega grafita v postopku izdelave. Sestava, struktura in lastnosti Reaction Bonded SiC se razlikujejo glede na vsebnost ogljika, delež, morfologijo in obliko uporabljenih virov ogljika.

Reakcijsko lepljenje je učinkovita metoda za izdelavo keramičnih materialov, kot so ognjevzdržni materiali, porozni filtri in obrabne komponente, kot so mehanska tesnila in ležaji.

RB SiC je izjemno trpežen in zanesljiv material, ki se odlično obnese v različnih okoljih. Zaradi nizke stopnje toplotnega raztezanja je ta material odličen za aplikacije, ki zahtevajo natančno dimenzijsko stabilnost, kot so črpalke, ležaji in dušilke za nadzor pretoka. Poleg tega se ta vsestranski material lahko uporablja tudi za izdelavo komponent za opremo za proizvodnjo polprevodnikov, kot so komponente za ravnanje z rezinami.

Nizko trenje

Reakcijsko vezani silicijev karbid (RBSC) je prilagodljiv keramični material, ki ga je mogoče oblikovati v zapletene oblike za profesionalno in industrijsko uporabo. RBSC se ponaša z odlično odpornostjo proti obrabi z nizkim koeficientom raztezanja, odpornostjo proti koroziji in izjemnimi električnimi lastnostmi.

RBSC se proizvaja z infiltracijo poroznih predoblik iz silicijevega karbida s tekočim silicijem. Tako nastane keramika z nepropustno strukturo, ki je odporna na zmerno jedke in kisle tekočine ter lahke ogljikovodike. Poleg tega njena neprepustna sestava in površinska struktura zmanjšujeta trenje, kar podaljšuje življenjsko dobo komponent, poleg tega je lahka in toga, zato je primerna za vesoljske teleskope, pri katerih so omejitve glede teže koristnega tovora; njena zelo dimenzijsko stabilna površina še povečuje vrednost.

Visoka kemijska odpornost

Reakcijsko vezani SiC je zelo odporen proti kemični koroziji, zato je idealen za okolja, v katerih se uporabljajo korozivni materiali. Poleg tega je zaradi nizke toplotne razteznosti in trdnosti odporen na ekstremne temperature.

Reakcijsko vezana proizvodnja vključuje vbrizgavanje staljenega silicija v porozen ogljikov material, zapakiran v obliko želenega dela, kjer nato reagira z molekulami ogljika in tvori silicijev karbid.

Raziskave so pokazale, da so upogibna trdnost, elastični modul in poroznost keramike RBSC odvisni od vsebnosti in deleža izvornega materiala ogljika. Doseganje primerne gradacije v smislu vira ogljika in morfologije znatno izboljša zmogljivost; to zagotavlja enakomerno porazdelitev prostih delcev sik v tesno zapakirani mikrostrukturi in boljše lastnosti končnih izdelkov.