Silisyum Karbür Elyafın Avantajları

Silisyum karbür elyaf, yüksek sıcaklıkta oksidasyon direnci, sertlik, mukavemet ve düşük yoğunluk gibi çok sayıda avantaja sahip yüksek performanslı bir seramik malzemedir. Ayrıca, mükemmel korozyon direnci ve termal stabilite özelliklerine sahiptir.

COVID-19, birçok sektörün talep ve tedarik zincirlerini olumsuz etkileyerek havacılık, uzay ve savunma üreticileri arasında üretimin yavaşlamasına yol açtı.

Yüksek sıcaklık direnci

Silisyum karbür elyaflar, 1000 F'yi (540degF) aşan sıcaklıklarda bozulmadan kalmalarını sağlayan olağanüstü kırılma mukavemetleri ve oksidasyona karşı dirençleri sayesinde, aşırı yüksek sıcaklık dirençleri nedeniyle metal ve seramik matris kompozitler için istisnai bir seçim olarak öne çıkmaktadır. Stabiliteleri, zaman içinde yüksek sıcaklık stabilitesi sağlayan düşük oksijen içeriklerinde yatmaktadır.

Bu malzeme, nikel bazlı süper alaşımlara hafif ancak yüksek performanslı bir alternatif sunarak benzer mukavemet, ısı direnci ve kimyasal inertlik sağlarken daha hafif ve daha dayanıklıdır. Ayrıca, kimyasal olarak inert yapısı, korozyona ve kimyasal hasara karşı dirençli olduğu anlamına gelir.

Yüksek sıcaklığa dayanıklı silisyum karbür elyaf yapmak için yenilikçi bir üretim süreci oluşturuldu. Hammadde olarak düşük moleküler silan (LPS) kullanılarak ve AL ve Y içeren polikarbosilan (PACS ve PYCS) üretmek için yoğunlaştırma elemanları içeren organik bir bileşikle reaksiyona sokularak, sürekli elyaflar daha sonra yüksek sıcaklığa dayanıklı SiC elyaf oluşturmak için sinterlenmeden önce eriyik eğirme teknolojisi kullanılarak eğrilir.

Yüksek mukavemetli

Silisyum karbür elyaf, aşırı sıcaklıklara dayanabilen güçlü bir malzemedir. Stokiyometrik bileşimi ve polikristalin mikro yapısı sayesinde bileşimi yüksek çekme mukavemeti sağlarken, sertliği ve kimyasal direnci onu metal sertleştirme işlemlerinin yanı sıra metal söndürme işlemlerinde yağ söndürme uygulamaları için uygun hale getirir. Ayrıca, silisyum karbür yüksek basınçlı ortamlara dayanabilir - bu da onu yağ pompası contaları ve bu koşullar altında çalışan diğer mekanik ürünler için mükemmel bir seçenek haline getirir.

Artan havacılık ve askeri üretim, artan NASA fonları ve diğer faktörlerin, spor otomobiller için seramik fren disklerinde ve kurşun geçirmez yeleklerde kullanılan silisyum karbür elyafa yönelik Kuzey Amerika talebinde artışa yol açması bekleniyor.

NASA Glenn Araştırma Merkezi, üreticilerin güç gereksinimlerini, işleme sıcaklıklarını ve işleme sürelerini azaltmalarına ve daha yüksek performans için hasarlı veya düşük kaliteli SiC yedek parçalarını iyileştirmelerine yardımcı olarak daha güçlü mukavemetli SiC yedek parçaları üretmek için bir mikrodalga işlemi geliştirdi. Ayrıca bu yenilikçi süreç, kullanılabilir SiC verimini artırırken işçilik maliyetlerinden de tasarruf sağlıyor.

Yüksek sıcaklık kararlılığı

Silisyum karbür elyaflar, mükemmel termal iletkenlik ve termal genleşme direncine sahip, korozyona dayanıklı, yüksek modül mukavemetli ve düşük termal genleşme oranlarına ve mukavemet özelliklerine sahip son derece sert ve dayanıklı malzemeler olarak bilinir - bu nitelikler onları metal sertleştirmede yağ söndürme işlemlerinin yanı sıra aşınmaya dayanıklı malzemeler veya seramik matrisli kompozitlerde kullanım için uygun hale getirir.

Silisyum Karbür Elyaf Pazarının Büyümesi Sürekli silisyum karbür elyaf pazarı, havacılık ve savunma sanayinin hafif bileşenlere olan talebi nedeniyle hızla genişlemektedir. Oksidasyona ve kimyasal saflığa karşı üstün direnci nedeniyle, sürekli silisyum karbür elyaf çok sayıda uygulamada bulunabilir; dokuma silisyum karbür elyaflar ise nükleer reaktörler veya metalürjik fırınlar gibi yüksek sıcaklık uygulamaları için bile uygun olabilir.

Laboratuvarımızda üretilen hazır SiC-9 ve SiC-14 elyafların yüzey morfolojilerini incelemek için SEM kullanılmıştır. Bu numunelerdeki oksijen içeriği sadece ağırlıkça yüzde 0,07 idi - SiC'nin stokiyometrik oranının önemli ölçüde altında. Termal stabilite mükemmeldi ve uzun ısıl işlemler sırasında bile tespit edilebilir bir değişiklik olmadı.

Korozyon direnci

Silisyum karbür fiberler üstün termal, kimyasal ve mekanik özelliklere sahip gelişmiş bir seramik malzemedir. Yüksek sıcaklıklara dayanma kabiliyetleri, onları diğer malzemelerin hızlı bir şekilde bozulacağı veya başarısız olacağı uygulamalar için uygun hale getirirken; sürünme direnci, oksidasyon direnci, yorulma direnci ve sürünme direnci, onları havacılık ve askeri ekipman uygulamaları için uygun malzemeler haline getirir.

SiC elyafların korozyon direnci, infiltrasyon-piroliz işlemiyle elde edilen düşük gözenek yoğunluğu ve yüksek spesifik yüzey alanından kaynaklanmaktadır. Öncü moleküllerden gelen polikarbosilan gözeneklere girerek ikincil silisyum karbür oluşturur ve daha sonra gözenek boyutunu azaltır; bu adımla üretilen yeşil numuneler daha sonra gözenekliliği azaltırken yoğunluklarını artıran çok sayıda infiltrasyon-piroliz döngüsüne tabi tutulur.

COVID-19 salgını çok sayıda sektörün arz ve talep zincirinde hasara yol açtı. Çok sayıda fabrika kapanırken, havayolları ve savunma sanayi seyahat ve kargo kısıtlamaları nedeniyle faaliyetlerini sürdürmekte zorlanıyor.