Reaktionsbundet SiC - Optimal prestanda för extrema förhållanden

Reaction Bonded SiC (RBSC) är ett tätt keramiskt material som består av kiselkarbid och kolpartiklar. Bränningen resulterar i minimala förändringar av dess dimensioner, vilket möjliggör produktion av nära nettoform utan extra bearbetningskostnader efter bränning.

Porstrukturerna i RBSC visade sig bero på flera viktiga variabler relaterade till grafitiseringsgrad, storlek och morfologi hos kolkällorna; deras inflytande över hur reaktivt kolet var i förhållande till kiselsmältan var enormt.

Hög hållfasthet

Kiselkarbid är ett extremt starkt och styvt material som kan motstå höga påfrestningar utan att dess strukturella integritet går förlorad. På grund av sin låga densitet och höga specifika styvhet är kiselkarbid ett önskvärt material i situationer som rymdteleskop där viktbegränsningar måste beaktas.

RB SiC:s kemiska inertitet gör den idealisk för applikationer där aggressiva kemikalier kommer i kontakt. Dessutom gör dess temperaturchockbeständighet att den kan motstå plötsliga förändringar i miljöförhållandena.

För att öka böjhållfastheten och elasticitetsmodulen hos RB SiC undersökte vi hur olika kolinnehåll påverkar dess mikrostruktur. Genom att använda en sammansatt prekursorlösning av PF- och FA-prekursorer kunde vi kontrollera både kolets innehåll och kristallinitet i vår porösa preform och producera RB SiC med högre böjhållfasthet och elasticitetsmodul.

Hög värmeledningsförmåga

SiC är mycket värmeledande med en ungefärlig ledningsförmåga på 300 W/mK - vilket gör RBSC till ett utmärkt alternativ för applikationer som kräver prestanda vid höga temperaturer.

RBSC har utmärkt motståndskraft mot abrasivt och erosivt slitage, vilket gör den idealisk för krävande industriella miljöer. Dessutom möjliggör den låga värmeutvidgningskoefficienten snabba temperaturväxlingar utan att den strukturella integriteten äventyras.

Partikelstorleksfördelningen hos råmaterialet som används vid framställningen av RBSC-förformar har en enorm effekt på mikrostrukturen och de fysiska egenskaperna, t.ex. böjhållfasthet och elasticitetsmodul. En ökning av kimröksinnehållet resulterar i förbättrad mikrostruktur med större böjhållfasthet och elasticitetsmodulvärden i färdiga produkter med bättre mikrostruktur.

Expansion vid låg temperatur

Reaction Bonded SiC erbjuder applikationer som kräver motståndskraft mot höga temperaturer en enastående termisk expansionsförmåga, vilket uppnås genom att använda kimrök och mikrosfärisk grafit i tillverkningsprocessen. Sammansättningen, strukturen och egenskaperna hos Reaction Bonded SiC varierar beroende på kolinnehåll, proportion, morfologi och form hos de kolkällor som används.

Reaktionsbindning är en effektiv metod för tillverkning av keramiska material som t.ex. eldfasta material, porösa filterkroppar och slitdelar som mekaniska tätningar och lager.

RB SiC är ett extremt robust och tillförlitligt material som utmärker sig i många olika miljöer. Tack vare sin låga värmeutvidgning är detta material perfekt för applikationer som kräver exakt dimensionsstabilitet, t.ex. pumpar, lager och flödeskontrollchoker. Dessutom kan detta mångsidiga material också användas för att tillverka komponenter för utrustning för halvledartillverkning, t.ex. komponenter för waferhantering.

Låg friktion

Reaction Bonded Silicon Carbide (RBSC) är ett anpassningsbart keramiskt material som kan formas till intrikata former för professionellt och industriellt bruk. RBSC har utmärkt slitstyrka med låg expansionskoefficient, korrosionsbeständighet samt enastående elektriska egenskaper.

RBSC tillverkas genom att porösa förformar av kiselkarbid infiltreras med flytande kisel. Detta skapar en keramik med en ogenomtränglig struktur som är resistent mot måttligt kaustiska och sura vätskor samt lätta kolväten. Dessutom minskar den ogenomträngliga sammansättningen och ytstrukturen friktionen, vilket ger komponenterna längre livslängd, och den är lätt och styv, vilket gör den lämplig för rymdteleskop där det finns viktbegränsningar för nyttolasten; den mycket dimensionsstabila ytan ger ytterligare mervärde.

Hög kemisk resistens

Reaction Bonded SiC är mycket motståndskraftigt mot kemisk korrosion, vilket gör det idealiskt för miljöer med korrosiva material. Dessutom gör den låga värmeutvidgningen och hållfastheten att den klarar extrema temperaturer.

Reaktionsbunden produktion innebär att smält kisel injiceras i poröst kolmaterial som packats till formen av den önskade detaljen, där det sedan reagerar med kolmolekyler och bildar kiselkarbid.

Forskning har visat att RBSC-keramikens böjhållfasthet, elasticitetsmodul och porositet beror på innehållet och andelen kolkälla. Genom att uppnå en rimlig gradering både vad gäller kolkälla och morfologi förbättras prestandan avsevärt; detta säkerställer en jämn fördelning av fria sic-partiklar inom en tätpackad mikrostruktur och överlägsna egenskaper för slutprodukterna.