Sintrad kiselkarbid

Kiselkarbid är ett av de hårdaste keramiska materialen och har extremt hög hållfasthet och värmeledningsförmåga. Dessutom gör dess motståndskraft mot oxidation och korrosion att det lämpar sig för miljöer med höga temperaturer.

Reaktionsbunden SiC har grova korn och låg korrosionsbeständighet, medan direktsintrad SiC är tätare och ger bättre prestanda vid höga temperaturer. Trycklös sintring använder mycket fint SiC-pulver med icke-oxidiska sintringstillsatser för att producera tätt material med utmärkta fysiska egenskaper.

Hårdhet

Kiselkarbid är ett av de hårdaste vanliga slipmaterialen och rankas på 9,5 på Mohs hårdhetsskala - nära diamantens 10. Denna hårdhet ger utmärkt slitstyrka även vid höga temperaturer; kemikalier, salter, syror och alkalier utgör inget större hot; motståndskraften mot termisk chock är god; dessutom är vikten hälften så hög som för stål!

Sintring i vätskefas ger fördelar jämfört med andra processer, bland annat låga bearbetningstemperaturer och god formbarhet. Dessutom gör dess fulla densitet och överlägsna mekaniska egenskaper att den lämpar sig för abrasiv bearbetning, slipning och polering samt för skärande bearbetning, borrning, etsning och fräsning.

Sintrat SiC används ofta i delar till produktionsutrustning för halvledare, lasrar och fusionsreaktorer tack vare sin exceptionella kemiska stabilitet, temperaturbeständighet, låga densitet, hållfasthet, slitstyrka och låga aktiveringsenergi. Både reaktionsbundna och direktsintrade SiC-kvaliteter finns tillgängliga; reaktionsbundna kvaliteter ger vanligtvis lägre kostnader med grövre kornstorlek för lägre slag- och värmearbete medan direktsintrade kvaliteter ger överlägsen slitstyrka vid förhöjda temperaturer med finare kornstorlek som ger större slitstyrka vid förhöjda temperaturer. Reaction Bonded-kvaliteter med grövre korn finare kornstorlekar specificeras typiskt och används oftare. För större hårdhet vid arbetsförhållanden än högtemperaturapplikationer eller arbete som krävs än direktsintrade typer som används på grund av överlägsen slitstyrka vid förhöjda temperaturer oftare specificerade jämfört för användning, respektive på grund av att ha överlägsen slitstyrka vid förhöjda temperaturer önskas och hårdhet föredras framför när de specificeras än antingen Avvisning kan använda föredras på grund av att ha överlägsen slitstyrka / hårdhet vid förhöjda arbetsarbeten oftare specificerade direkt Sintrade typer när de specificeras med direktsintrade kvaliteter kan behöva båda alternativen specificeras och hårdhet tillhandahålls oftare används så.

Styrka

Kiselkarbid är ett extremt starkt eldfast keramiskt material med överlägsen hårdhet, hög temperaturhållfasthet och kemisk korrosionsbeständighet - egenskaper som gör det till ett av världens mest mångsidiga eldfasta material och används i olika industriella applikationer.

Varmpressningssintring är en av de främsta produktionsmetoderna för SiC-keramik. Denna teknik använder extremt fint kiselkarbidpulver blandat med sintringstillsatser som komprimeras med hjälp av traditionella keramiska formningsmetoder som isostatisk press, pressning eller injektion för att producera täta strukturer som består av små partiklar som ger styrka.

LPPSiC (Liquid Phase Pressureless Sintering of SiC) är en annan förtätningsteknik för SiC. Här införs flytande kisel eller kisellegering i en grön kropp av a-SiC-partiklar för att bilda b-SiC som reagerar och binder med befintliga a-SiC-partiklar för att förtäta dem och förtäta kroppen som helhet.

Reaktionssintrad kiselkarbid har utmärkt formbarhet för komplexa former, låga bearbetningstemperaturer och renhetsgrader; dess mekaniska egenskaper såsom böjhållfasthet är lägre än normal sintrad kiselkarbid; för att öka denna egenskap är det nödvändigt att kontrollera kvarvarande Si-storlekar genom att kontrollera partikelstorlekar under 100 nm - denna prestation markerar en stor framgång när det gäller att förbättra hållfastheten hos LSiC-keramik.

Motståndskraft mot korrosion

Kiselkarbid har utmärkt korrosionsbeständighet och tål temperaturer på upp till 1.900 grader Celsius, vilket gör den lämplig för applikationer där kemiska och termiska chocker kan skada komponenterna.

Korrosion i keramer uppstår som ett resultat av bildandet av ett oxidskikt på deras ytor, vanligtvis kiseldioxid eller silikat, beroende på faktorer som miljöexponering, föroreningar, sintringshjälpmedel, korngränsfaser och reaktioner som inträffade kort därefter. Detta leder till stora variationer i korrosionsbeteendet hos kiselkarbid- och kiselnitridmaterial.

Eftersom de viktigaste faktorerna när man konstruerar material för användning i korrosiva miljöer är överlevnad (mätt som recessionshastighet i korrosivt medium) och mekanisk hållfasthet (hållfasthet i C-ring eller fyrpunktsböjning), ökar korrosionen ytdefekter som försvagar hållfastheten över tid och minskar den mekaniska livslängden.

Sintrad kiselkarbid är ett utmärkt val för användning i tuffa miljöer tack vare sin kombination av hög hållfasthet och slitstyrka, låg specifik densitet och utmärkta tribologiska egenskaper. Den används ofta i komponenter som måste tåla slagbelastningar från tunga laster, t.ex. blästermunstycken eller glidlager; dessutom används den ofta i kolfiberförstärkta kiselkarbidbromsar eller vid tillverkning av skottsäkert pansar eftersom den är motståndskraftig mot höga påfrestningar och temperaturer.

Hållbarhet

Sintrad kiselkarbid är ett extremt hårt keramiskt material med överlägsen slitstyrka och korrosionsskyddande egenskaper, vilket gör det till ett utmärkt slipmaterial. Det finns i slipskivor, honer för honingsprocesser, sandblåsare och vattenskärare för slipning eller honing, samt i vattenskärningsprocesser.

Materialets kemiska beständighet gör att det tål långvarig exponering för vanliga oorganiska syror, salter och alkalier utan att brytas ned. Dessutom ökar hållbarheten genom tätt packade kovalenta bindningar som bildas av 4 kisel- och 4 kolatomer vid bildandet av tetraedriska koordinationer.

Sintrad SiC skapas genom att kiseldioxidpulverpartiklar pressas och sintras (värms) samman. Sintringen gör att dessa enskilda partiklar smälter samman till en solid bit med hög hårdhet och styrka som också är motståndskraftig mot oxidation och korrosion; dessutom har den större hållbarhet än de flesta typer av keramik.

Reaktionsbunden kiselkarbid, som framställs genom att flytande kisel infiltreras i porösa grafit- eller kolförformar, ger lägre hållfasthet än sintrad kiselkarbid men är mer lämplig på grund av låga bearbetningstemperaturer, god formbarhet och högre renhet. Kommersiell reaktionssintrad kiselkarbid har en böjhållfasthet vid rumstemperatur på cirka 300 MPa.

Reaktionssintrad kiselkarbid med sintringshjälpmedel av bor eller kol har extremt hög krypbeständighet, vilket uppnås genom modifiering av korngränsenergier och ytenergier samt genom att öka volymdiffusionshastigheterna för att främja förtätning och förtätning. Detta gör att kornen kan förbli i direkt kristallin kontakt utan att bilda andrafasstrukturer vid korngränserna.