Sukepintas silicio karbidas - super medžiaga, kuri gali atlaikyti beveik viską

Ar galite sugalvoti medžiagą, kuri būtų beveik tokia pat kieta kaip deimantas, plūduriuotų vandenyje, atlaikytų deginančius karščius, neleistų cheminėms medžiagoms jos suėsti ir išlaikytų savo tvirtumą, kad ir ką į ją mestumėte? Na, sukepintas silicio karbidas yra ta neįtikėtina medžiaga!

Ši medžiaga pasižymi tokiomis nuostabiomis savybėmis, kad gali būti naudojama tokioje aplinkoje ir tokiomis sąlygomis, kurios sunaikintų beveik bet ką kitą, iš ko būtų galima gaminti gaminius.

Išsiaiškinkime, kuo ypatingas sukepintas silicio karbidas.

Kas yra sukepintas silicio karbidas?

Sukepintas silicio karbidas, taip pat žinomas kaip sukepintas SiC arba SSiC, gaminamas sumaišant itin smulkius SiC miltelius su tam tikrais specialiais ingredientais, kurie padeda jiems sulipti, įdedant į formą ir verdant labai aukštoje temperatūroje. Taip milteliai susijungia į kietą medžiagą, bet visiškai neištirpsta. Dėl to, kad nėra jokių klijų ar papildomų fazių, sukepintas SiC pasižymi ypatingomis savybėmis.

Ši keramika turi kietumas tai yra antroji vieta po deimanto. Jis turi mažas tankis - apie 40% plieno ir artimas aliuminiui. Sukepintas SiC atsparus korozija ir oksidacija neįtikėtinai gerai dėl stiprių silicio karbido jungčių. Be to, jis laikosi stiprumas ir standumas net ir labai aukštoje temperatūroje, kai dauguma medžiagų virsta košėmis.

Kuo ypatingas sukepintas SiC?

Pažvelkime į kai kurias sukepinto SiC savybes ir kodėl ši medžiaga tokia naudinga:

Tai beprotiškai sunku

Su Knoop kietumas iš 2800 GPa, sukepintas silicio karbidas gali būti atsparus įbrėžimams ar bet kokiam dilimui geriau nei bet kas kitas, išskyrus deimantą. Tai reiškia, kad jis išsilaiko daug ilgiau nei kitos medžiagos, kai yra naudojamas, kai slysta ir yra daužomas dalelių.

Deimantinis yra vienintelis sunkesnis dalykas. Juokingas SiC kietumas atsiranda dėl itin stiprių ryšių tarp silicio ir anglies atomų. Šie ryšiai tvirtai laikosi ir nenori paleisti!

Lengvas, tačiau tvirtas

Nepaisant to, kad yra itin stiprus, sukepinto SiC tankis yra tik 3,15 g/cc. Tai beveik aliuminis, todėl ši medžiaga yra graži ir lengva!

Tai reiškia, kad iš sukepinto SiC, o ne iš metalų pagamintos dalys gali būti daug lengvesnės. Besisukanti įranga gali suktis greičiau, o jos svoris mažesnis. Ir štai kas - SiC iš tikrųjų plūduriuoja skystame aliuminyje! Taigi jis puikiai tinka siurblių dalims, kurioms tenka susidurti su išlydytu metalu.

Atsparus korozijai ir oksidacijai kaip čempionas

Kad metalai būtų atsparūs korozijai, jiems reikalingas apsauginis oksido sluoksnis. Tačiau sukepintas SiC neturi jokių rišiklių ar papildomų fazių, kurias būtų galima atakuoti. Jis tiesiog juokiasi iš korozijos beveik bet kokioje aplinkoje, kurią jam pateikiate.

SiC išlaiko savo tvirtumą net oksiduojančiame ore iki 1650 °C! Atsparumą korozijai ir oksidacijai lemia itin tvirti silicio ir anglies ryšiai. Jie tiesiog nenori suirti ir oksiduotis, nebent viršijate itin aukštas temperatūras.

Išlieka stiprus net ir per beprotišką karštį

Svetainė kovalentiniai ryšiai SiC sudėtyje išlieka standus ir tvirtas net ir laukinėje temperatūroje. Sukepintas SiC išlaiko visą savo stiprumą iki maždaug 1750°C - tai karšta! Skirtingai nei metalai, jis nesusilpnėja ir nenukrenta.

Svetainė didelis modulis SiC taip pat reiškia, kad esant didelėms apkrovoms jis lėtai nesideformuoja ir neslūgsta. Taigi galite pasitikėti, kad jis atlaikys didžiules apkrovas esant aukštoms temperatūroms. Puikiai tinka krosnių dalims ir kosminėje erdvėje!

Atlaiko terminį šoką

Su šiluminis laidumas iš 125 W/mK, SiC greitai perduoda šilumos energiją ir gali atlaikyti staigius temperatūros svyravimus. Dėl to sukepintas SiC didelis atsparumas terminiam smūgiui palyginti su kita keramika.

Dėl staigių temperatūros pokyčių trapi medžiaga gali įtrūkti dėl netolygaus plėtimosi. Tačiau SiC nesutrūkinėja, nes gerai praleidžia šilumą. Jis be problemų prisitaiko prie temperatūros svyravimų.

Sukepinto SiC savybės kambario temperatūroje

Štai keletas pagrindinių sukepinto SiC duomenų kambario temperatūroje (20 °C):

• Tankis- 3,15 g/cc (lengvas!)
• Kietumas- 2800 GPa (beprotiškai sunku!)
• Plyšimo modulis- 380 MPa
• Tempimo jėga- 250 MPa
• Stipris gniuždant- 3900 MPa
• Elastinis modulis- 410 GPa
• Šiluminis plėtimasis- 4 x 10^-6 in/in °C (mažas išsiplėtimas)
• Šilumos laidumas- 125 W/mK (gerai praleidžia šilumą)
• Poissono santykis- 0.16

Šios stebuklingos medžiagos naudojimo būdai

Dėl neįtikėtino savybių derinio sukepintas silicio karbidas yra puikus pasirinkimas darbams, kai susidėvėjimas, korozija ir didelis karštis kelia problemų:

• Sandarinimo paviršiaisiurbliuose dideliu greičiu ir slėgiu apdorojami abrazyviniai skysčiai. SiC sandarikliai gali atlaikyti sunkumus.
• Aukšto karščio krosnių dalysvamzdeliai, atramos ir termoporos dangteliai. SiC yra tvirtas net karščiausiose krosnyse.
• Dėvėjimui atsparūs įdėklaiskirti latakams ir bunkeriams, kuriais gabenamos abrazyvinės rūdos ar milteliai. SiC nesusidėvi!
• Dujų turbinų dalyskurie turi atlaikyti oksidaciją, koroziją ir beprotiškas temperatūras.
• Degiklių purkštukaiir krosnys. SiC atsparus korozijai ir karščiui.
• Keraminiai šarvaipagamintas iš SiC yra lengvesnis už metalinius šarvus, bet vis tiek sulaiko kulkas.
• 3D spausdinti komponentaiSiC galima naudoti nestandartinių formų.

Sukepintas silicio karbidas yra tarsi super medžiaga, kuri juokiasi iš sudėtingų sąlygų. Jis pasižymi tokiomis nuostabiomis savybėmis kaip deimantinis kietumas ir mažas tankis, dėl kurių išlieka patvarus tokiose situacijose, kuriose kitos medžiagos greitai sugenda. Dėl to sukepintas SiC yra itin vertinga keramika, skirta sudėtingoms reikmėms.