sintrani silicijev karbid

Silicijev karbid je eden najtrših keramičnih materialov, ki se ponaša z izjemno visoko trdnostjo in toplotno prevodnostjo. Poleg tega je zaradi svoje odpornosti proti oksidaciji in koroziji primeren za visokotemperaturna okolja.

Reakcijsko vezani SiC ima groba zrna in nizko korozijsko odpornost, medtem ko je neposredno sintrani SiC gostejši in ima boljše lastnosti pri visokih temperaturah. Pri breztlačnem sintranju se uporablja zelo fin prah SiC z neoksidnimi dodatki za sintranje, da se pridobi gost material z odličnimi fizikalnimi lastnostmi.

Trdota

Silicijev karbid je eden od najtrših običajnih brusnih materialov, saj je na Mohsovi lestvici trdote uvrščen na 9,5 mesta, kar je blizu 10 mest za diamant. Ta trdota mu zagotavlja odlično odpornost proti obrabi tudi pri povišanih temperaturah; kemikalije, soli, kisline in alkalije ne predstavljajo večje nevarnosti; odpornost proti toplotnim šokom je dobra; poleg tega je njegova teža za polovico manjša od teže jekla!

Spekanje v tekoči fazi ima prednosti pred drugimi postopki, vključno z nizkimi temperaturami obdelave in možnostjo dobrega oblikovanja. Poleg tega je zaradi svoje polne gostote in odličnih mehanskih lastnosti primeren za abrazivno obdelavo, brušenje in poliranje ter rezanje, vrtanje, jedkanje in rezkanje.

Zaradi izjemne kemijske stabilnosti, temperaturne odpornosti, nizke gostote, trdnosti, odpornosti proti obrabi in nizke aktivacijske energije se sintrani SiC pogosto uporablja za dele opreme za proizvodnjo polprevodnikov, laserje in strukturne aplikacije fuzijskih reaktorjev. Na voljo so reakcijsko vezane in neposredno sintrane vrste SiC; reakcijsko vezane vrste običajno ponujajo nižje stroške z bolj grobo zrnatostjo za manjše udarce in toplotno delo, medtem ko neposredno sintrane vrste ponujajo večjo odpornost proti obrabi pri povišanih temperaturah z drobnejšo zrnatostjo, ki zagotavlja večjo odpornost proti obrabi pri povišanih temperaturah. Reakcijsko vezani razredi z bolj grobimi zrni, ki se običajno pogosteje uporabljajo. Za večjo trdoto pri pogojih dela kot aplikacijah pri visokih temperaturah ali zahtevanem delu kot Direct sintered types used due superior wear resistance at elevated temps more commonly specified compared for use, respectively due having superior wear resistance at elevated temperatures are desired and hardness are preferred over when specified than either Rejection might use are preferred due having superior wear resistance/hardness at elevated work work more commonly specified directly Sinted types when specified with direct sintered grades may need both options are specified and hardness provided more frequently used so.

Moč

Silicijev karbid je izjemno močan ognjevzdržen keramični material z izjemno trdoto, visokotemperaturno trdnostjo in odpornostjo proti kemični koroziji - zaradi teh lastnosti je eden najbolj vsestranskih ognjevzdržnih materialov na svetu, ki se uporablja v različnih industrijskih aplikacijah.

Sintranje z vročim stiskanjem je ena od osnovnih proizvodnih metod za keramiko SiC. Pri tej tehniki se uporablja izredno fin prah silicijevega karbida, pomešan z dodatki za sintranje, ki se zgošča s tradicionalnimi metodami oblikovanja keramike, kot so izostatično stiskanje, tlačno stiskanje ali brizganje, da se ustvarijo goste strukture, sestavljene iz drobnih delcev, ki zagotavljajo trdnost.

Breztlačno sintranje SiC v tekoči fazi (LPPSiC) je še ena tehnika zgoščevanja SiC. Pri tem se tekoči silicij ali silicijeva zlitina vnese v zeleno telo delcev a-SiC, da nastane b-SiC, ki reagira in se poveže z obstoječimi delci a-SiC, da jih zgosti in zgosti telo kot celoto.

Reakcijsko sintrani silicijev karbid ima odlično sposobnost oblikovanja kompleksnih oblik, nizke temperature obdelave in stopnje čistosti; njegove mehanske lastnosti, kot je upogibna trdnost, so nižje kot pri običajno sintranem silicijevem karbidu; za povečanje te lastnosti je treba nadzorovati preostale velikosti Si z nadzorom velikosti delcev pod 100 nm - ta dosežek pomeni velik uspeh pri izboljšanju trdnosti keramike LSiC.

Odpornost na korozijo

Silicijev karbid se ponaša z odlično odpornostjo proti koroziji in prenese temperature do 1.900 stopinj Celzija, zato je primeren za aplikacije, kjer bi kemični in toplotni šoki lahko poškodovali komponente.

Korozija v keramiki nastane zaradi tvorbe plasti oksidov na njihovi površini, običajno silicijevega dioksida ali silikata, odvisno od dejavnikov, kot so izpostavljenost okolju, nečistoče, pripomočki za sintranje, faze na meji zrn in reakcije, ki so se zgodile kmalu zatem. Zaradi tega se korozijsko obnašanje materialov iz silicijevega karbida in silicijevega nitrida zelo razlikuje.

Pri načrtovanju materialov za uporabo v korozivnih okoljih sta glavna problema stopnja preživetja (merjena kot stopnja recesije v korozivnem mediju) in mehanska trdnost (trdnost C-obroča ali štiritočkovnega upogiba), saj korozija povečuje površinske napake, ki sčasoma oslabijo njegovo trdnost in zmanjšajo njegovo mehansko življenjsko dobo.

Spekani silicijev karbid je odlična izbira za uporabo v zahtevnih okoljih zaradi kombinacije visoke trdnosti in odpornosti proti obrabi, nizke specifične gostote in odličnih triboloških lastnosti. Pogosto se uporablja v sestavnih delih, ki morajo vzdržati udarne obremenitve zaradi velikih obremenitev, kot so šobe za peskanje ali ležaji za drsne ležaje; poleg tega se pogosto uporablja v zavorah iz silicijevega karbida, ojačenih z ogljikovimi vlakni, ali pri proizvodnji neprebojnega oklepa, saj je odporen na visoke obremenitve in temperature.

Trajnost

Sintrani silicijev karbid je izjemno trd keramični material z izjemno odpornostjo proti obrabi in zaščito pred korozijo, zato je odličen abrazivni material. Najdemo ga v brusilnih kolesih, kamenih za postopke honiranja, peskalnikih in rezalnikih za brušenje ali honiranje ter v postopkih rezanja z vodnim curkom.

Kemijska odpornost tega materiala omogoča, da brez degradacije prenese dolgotrajno izpostavljenost običajnim anorganskim kislinam, solem in lužinam. Poleg tega je njegova trajnost večja zaradi tesno zapakiranih kovalentnih vezi, ki jih tvorijo 4 silicijevi in 4 ogljikovi atomi v tetraedričnih koordinacijah.

Sintran SiC nastane s stiskanjem in sintranjem (segrevanjem) delcev silicijevega dioksida v prahu. S sintranjem se ti posamezni delci združijo v trden kos z visoko trdoto in trdnostjo, ki je odporen tudi na oksidacijo in korozijo; poleg tega ima večjo obstojnost kot večina vrst keramike.

Reakcijsko vezani silicijev karbid, ki se proizvaja z infiltracijo tekočega silicija v porozne grafitne ali ogljikove predoblike, ima manjšo trdnost kot sintrani silicijev karbid, vendar je primernejši zaradi nizkih temperatur obdelave, dobre oblikovljivosti in večje čistosti. Reakcijsko sintrani silicijev karbid ima pri sobni temperaturi upogibno trdnost približno 300 MPa.

Reakcijsko sintrani silicijev karbid s pomožnimi sredstvi za sintranje z borom ali ogljikom ima izjemno visoko odpornost proti lezenju, ki se doseže z modifikacijo energij na mejah zrn in površinskih energij ter povečanjem hitrosti prostorninske difuzije za spodbujanje zgoščevanja in zgoščevanja. To omogoča, da zrna ostanejo v neposrednem kristalnem stiku, ne da bi na mejah zrn nastale strukture druge faze.