Սինթերացված սիլիցիումային կարբիդ – գերնյութ, որը կարող է դիմակայել գրեթե ամեն ինչին

Կարո՞ղ եք պատկերացնել նյութ, որը գրեթե ադամանդի պես կոշտ է, ջրի վրա լողում է, դիմանում է այրող ջերմություններին, ծիծաղում է այն քիմիական նյութերի վրա, որոնք փորձում են այն քայքայել, և պահպանում է իր ամրությունը, անկախ նրանից, թե ինչ նետեք դրա վրա։ Լավ, մամռված սիլիցիումային կարբիդ Դա անհավանական նյութ է!

Այս նյութը ունի այնքան զարմանալի հատկություններ, որ կարող է դիմակայել այնպիսի միջավայրերի ու պայմանների, որոնք գրեթե ցանկացած այլ նյութ կոչնչացնեին։.

Եկեք պարզենք, թե ինչն է սինթերացված սիլիցիումային կարբիդը դարձնում այդքան յուրահատուկ։.

Ի՞նչ է սինթերացված սիլիցիումային ածխածինային միացությունը?

Սինթերացված սիլիցիումային կարբիդ, որը նաև հայտնի է որպես սինթերացված SiC կամ Սիլիցիում-կարբիդ, Այն պատրաստվում է գերբարակ SiC փոշին որոշ հատուկ բաղադրիչների հետ խառնելով, որոնք օգնում են այն միասին պահել, այնուհետև դնելով ձևամանու մեջ և եփելով շատ բարձր ջերմաստիճանում։ Սա փոշին միացնում է ամուր զանգվածի մեջ, սակայն ամբողջությամբ չի հալեցնում։ Կպչուն նյութի կամ հավելյալ ֆազաների բացակայությունն է, որ սինթերացված SiC-ին տալիս է իր յուրահատուկ հատկությունների ամբողջությունը։.

Այս կերամիկան ունի կոշտություն Դա ադամանդից հետո երկրորդն է։ Այն ունի ցածր խտություն – պողպատի ցուցանիշի մոտ 40% և ալյումինին մոտ։. Սինթերացված SiC դիմադրում է կոռոզիա և օքսիդացում սիլիցիումային կարբիդում առկա ուժեղ կապերի շնորհիվ աներևակայելի լավ է։ Այն նաև ամուր է պահում իր ուժ և կոշտություն նույնիսկ շատ բարձր ջերմաստիճաններում, երբ մեծ մասը նյութերի վերածվում է փափուկ զանգվածի։.

Ինչու՞ է սինթերացված SiC-ը այդքան յուրահատուկ։

Եկեք նայենք սինթերացված SiC-ի մի քանի զարմանահրաշ հատկություններին և ինչն է այս բաները այդքան օգտակար դարձնում:

Դա խելագարորեն դժվար է

Մի Նոոփի կոշտություն կամ 2800 ԳՊա, Սինթերացված սիլիցիումային կարբիդը գրեթե ամեն ինչից՝ բացի ադամանդից, լավագույնս դիմացկուն է քերծումներին և ցանկացած տեսակի քերծող ազդեցությանը։ Սա նշանակում է, որ այն շատ ավելի երկար է ծառայում այնպիսի կիրառություններում, երբ այն շարժվում է և մասնիկների հարվածների ենթարկվում։.

Ադամանդ Միակ բանը, որը ավելի դժվար է, դա է։ SiC-ի անհավանական կարծրությունը պայմանավորված է սիլիցիումի և ածխածնի ատոմների միջև գերուժեղ կապերով։ Այդ կապերը ամուր են բռնած և չեն ուզում բաց թողնել։

Թեթև, բայց ամուր

Չնայած չափազանց մեծ ուժ ունենալուն, Սինթերացված SiC-ի խտությունը ընդամենը 3.15 գ/սմ³ է։. Դա ալյումինին մոտ է, ուստի այս նյութը թեթև և հաճելի է։

Սա նշանակում է, որ մետաղների փոխարեն սինթերացված SiC-ից պատրաստված մասերը կարող են լինել շատ ավելի թեթև։ Պտտվող սարքավորումները կարող են պտտվել ավելի արագ՝ ավելի փոքր քաշի շնորհիվ։ Եվ պատկերացրեք՝ SiC-ը իրականում լողում է հալված ալյումինում։ Ուստի այն հիանալի է պոմպի այն մասերի համար, որոնք շփվում են հալված մետաղի հետ։.

Կոռոզիայից և օքսիդացումից դիմադրում է ինչպես չեմպիոն

Մետաղները կոռոզիայից պաշտպանվելու համար պահանջում են պաշտպանիչ օքսիդային շերտ։ Բայց սինթերացված SiC Այն չունի որևէ կապիչներ կամ հավելյալ փուլեր, որոնց վրա կարելի է հարձակվել։ Այն պարզապես անտեսում է կոռոզիան գրեթե ցանկացած միջավայրում, որտեղ դու այն դնես։.

SiC-ը պահպանում է իր ամրությունը նույնիսկ օքսիդացնող օդում մինչև 1650 °C։ Նրա կոռոզիայից և օքսիդացումից դիմադրությունը պայմանավորված է չափազանց ուժեղ սիլիցիում-ածխածնի կապերով։ Դրանք պարզապես չեն ուզում կոտրվել և օքսիդացվել, եթե միայն ջերմաստիճանը չբարձրանա չափազանց բարձր մակարդակի։.

Մնում է ամուր անգամ խելագար շոգում

Դա կովալենտ կապեր SiC-ում դա թույլ է տալիս մնալ կոշտ և ամուր անգամ ծայրահեղ ջերմաստիճաններում։. Սինթերացված SiC-ը պահպանում է իր ամբողջական ամրությունը։ մինչև մոտավորապես 1750°C – դա կրակին կարմիր է! Մետաղներից տարբեր՝ այն չի թուլանա և չի թուլանա։.

Դա բարձր մոդուլ SiC-ից պատրաստված լինելը նաև նշանակում է, որ ծանր բեռների տակ այն չի դեֆորմացվի կամ չի սողա։ Ուստի կարող եք վստահ լինել, որ այն կդիմանա մեծ լարվածություններին բարձր ջերմաստիճաններում։ Հիանալի է վառարանի մասերի և օդատիեզերական կիրառությունների համար։

Դիմակայում է ջերմային ցնցմանը

Մի Ջերմահաղորդականություն կամ 125 Վտ/մԿ, SiC-ն արագ փոխանցում է ջերմային էներգիան և կարող է դիմակայել ջերմաստիճանի արագ տատանումներին։ Սա սինթերացված SiC-ին է տալիս Շոգեհարվածի նկատմամբ մեծ դիմադրություն այլ կերամիկաների համեմատ.

Հանկարծակի ջերմաստիճանի փոփոխությունները կարող են ճաքեր առաջացնել փխրուն նյութերում՝ անհավասար ընդարձակման պատճառով։ Բայց SiC-ը չի ճաքում, քանի որ շատ լավ է ջերմությունը փոխանցում։ Այն առանց որևէ խնդրի հարմարվում է ջերմաստիճանի տատանումներին։.

Սինթերացված SiC-ի հատկությունները սենյակային ջերմաստիճանում

Ահա սինթերացված SiC-ի մի քանի հիմնական ցուցանիշներ սենյակային ջերմաստիճանում (20 °C):

• Խտություն– 3.15 գ/սմ³ (թեթև!)
• Կոշտություն– 2800 ԳՊա (խելագար պինդ!)
• Ցրման մոդուլ– 380 ՄՊա
• ձգողական ամրություն– 250 ՄՊա
• Սեղմման ամրություն– 3900 ՄՊա
• Էլաստիկ մոդուլ– 410 ԳՊա
• Ջերմային ընդարձակում– 4 x 10⁻⁶ դյույմ/դյույմ °C (ցածր ընդարձակում)
• Ջերմային հաղորդունակություն– 125 Վտ/մԿ (ջերմությունը լավ է փոխադրում)
• Պուասոնի հարաբերակցություն– 0.16

Այս հրաշալի նյութի կիրառությունները

Իր աներևակայելի հատկությունների խառնուրդով սինթերացված սիլիցիումային կարբիդը իդեալական ընտրություն է այն աշխատանքների համար, որտեղ մաշվածությունը, կոռոզիան և ծայրահեղ ջերմությունը խնդիրներ կստեղծեն:

• Սիլը դիմավորում էՊոմպերը բարձր արագությամբ և ճնշմամբ տեղափոխում են քայքայիչ սլառիներ։ SiC կնքումները կարող են դիմանալ այդ ծանրաբեռնվածությանը։.
• Բարձր ջերմաստիճանի վառարանի մասերօրինակ՝ խողովակներ, աջակիցներ և թերմոկուպլի ծածկիչներ։ SiC-ը ամուր է անգամ ամենաթեժ վառարաններում։.
• Հագուստակայուն ներքին ծածկույթներխայթերի և հոպերների համար, որոնք տեղափոխում են քայքայիչ հանքանյութեր կամ փոշիներ։ SiC-ը չի մաշվում։
• Գազատուրբինի մասերորոնք պետք է դիմացկուն լինեն օքսիդացմանը, կոռոզիային և խելագար ջերմաստիճաններին։.
• այրիչների ծորակներև վառարաններ։ SiC-ը դիմացկուն է կոռոզիային և ջերմությանը։.
• Քերամիկական զրահSiC-ից պատրաստված է մետաղյա զրահից թեթև, սակայն դեռևս կանգնեցնում է գնդակները։.
• 3D տպված բաղադրիչներSiC-ում հնարավոր են անհատական ձևեր։.

Սինթերացված սիլիցիումային կարբիդը նման է գերնյութի, որը ծիծաղում է ծանր պայմանների վրա։ Այն համադրում է ադամանդանման կոշտություն և ցածր խտություն, ինչը թույլ է տալիս դիմակայել այնպիսի իրավիճակներում, որտեղ այլ նյութերը արագ ձախողվում են։ Սա սինթերացված SiC-ը դարձնում է չափազանց արժեքավոր կերամիկա դժվարին կիրառությունների համար։.