Reakčně vázaný karbid křemíku

Výrobci hledají energeticky účinnější motory a chtějí nahradit kritické kovy. Tyto motivy iniciovaly vývoj různých keramických materiálů a postupů. Reakčně vázaný karbid křemíku je výsledkem těchto výzkumů.Reakčně vázaný karbid křemíku je typ karbidu křemíku, který se vyrábí chemickou reakcí mezi grafitem nebo porézním uhlíkem a roztaveným křemíkem. Materiál obsahuje určité stopy křemíku, proto se také označuje jako silikonizovaný karbid křemíku. díky svým vynikajícím vlastnostem odolnosti proti opotřebení a chemikáliím je ideální pro extrémní prostředí. Díky své vysoké tvrdosti a dobré teplotní odolnosti je keramika z karbidu křemíku vhodná pro různé typy aplikací, jako jsou opotřebitelné díly a axiální ložiska.
V této příručce se budeme zabývat různými aspekty reakčně vázaných karbidů křemíku, jako jsou jejich klíčové vlastnosti a aplikace. Dále se budeme zabývat různými typy reakčně vázaných karbidů křemíku. Začněme...

Zpracování reakčně vázaného karbidu křemíku
Reakčně vázaný karbid křemíku se vyrábí směsí karbidu křemíku a uhlíku s kapalným křemíkem. Karbid křemíku se získává po reakci mezi křemíkem a uhlíkem. Zbylé póry po reakci jsou vyplněny křemíkem. Výsledkem je hustý kompozit SiC-Si.
Rozložení velikosti částic a poměr mezi SIC a uhlíkem se u různých výrobců značně liší. Proto se vyrábí materiál s rozsáhlou škálou vlastností a složení. Například na jednom extrému lze infiltrovat uhlíkové vlákno nebo tkaninu tekutým křemíkem. Na druhém pólu však můžete vyrobit nepropustný křemík s malým množstvím uhlíku.
Kromě toho mnoho výrobců vyrábělo reakčně vázaný karbid křemíku s formulacemi, které obsahují organické změkčovadlo, částice karbidu křemíku a uhlík. Směs se tvoří lisováním, vytlačováním nebo vstřikováním. Výrobci mají navíc dobrou kontrolu nad tolerancí součástí, protože reakční proces nabízí méně než 1% rozměrových změn.

Jaké jsou různé typy reakčně vázaného karbidu křemíku?
Existují dva základní typy reakčně vázaného karbidu křemíku:
1. Monolitický nebo pevný karbid křemíku vázaný reakcí
U tohoto typu karbidu křemíku proniká křemík do integrální savosti matrice. Výsledkem je nepropustné složení. Volný křemík také vytváří povrchovou strukturu, která sníží tření pro prodloužení životnosti součásti.
Monolitický reakčně vázaný karbid křemíku je vhodným kandidátem pro tribologické komponenty. Používá se v kapalinách, které jsou poněkud žíravé nebo kyselé, včetně abraziv, paliv, lehkých uhlovodíků atd. Nabízí nejvyšší PV schopnost při spojení s různými mechanickými uhlíkovými materiály.
2. Karbid křemíku vázaný reakcí s grafitem (CMC)
Jedná se o nepropustný materiál s jedinečnou strukturou povrchu. Jeho krásná textura je způsobena přítomností grafitu a křemíku. Tento typ keramiky z karbidu křemíku má také vynikající tepelnou vodivost a nižší stupeň tepelné roztažnosti. Díky těmto schopnostem je vhodný pro aplikace náchylné k různým třecím silám, nárazům, erozi, otěru, vysokým teplotám a tepelným šokům.

Různé vlastnosti karbidu křemíku
Třída materiálu definuje vlastnosti různých složek karbidu křemíku. Například v případě plně hustého kompozitu SIC-SI vykazuje materiál vynikající pevnost v ohybu při pokojové teplotě. A tuto vlastnost si zachovává až do teploty tání křemíku, která je 1410o C. Jeho Youngův modul se pohybuje v rozmezí 350 až 400 GPa.
Níže jsou uvedeny některé klíčové vlastnosti karbidu křemíku:
Karbid křemíku má vynikající schopnost odolávat široké škále kyselin a louhů.
Má dobrou odolnost proti opotřebení a oxidaci.
Materiál má dobrou odolnost proti oděru.
Díky vysoké tepelné vodivosti a nízkému koeficientu tepelné roztažnosti má vynikající odolnost proti tepelným šokům.
Zachovává si pevnost i při velmi vysokých teplotách.
Karbid křemíku má dobrou rozměrovou kontrolu složitých tvarů.

Různé aplikace karbidu křemíku vázaného reakcí
1. Opotřebitelné díly a axiální ložiska
sisic se vyznačuje vynikající odolností proti opotřebení a korozi, vysokou tvrdostí a pevností při vysokých teplotách. Díky těmto vlastnostem je ideální pro různé opotřebitelné součásti, jako jsou desky, šrouby a oběžná kola. Dále jej můžete použít také v axiálních ložiskách, která vám velmi pomohou přenášet extrémně vysoké zatížení ve velmi znečištěných kapalinách.
Díky jeho klíčovým vlastnostem mohou výrobci vyrábět kompaktní ložiska, která mohou pracovat v teplotním rozsahu od -200o C do 400o C.
2. Nábytek pece a podpůrné součásti
Odolnost proti oxidaci, tepelným šokům a vysokým teplotám umožňuje společnostem vyrábět podpěry pro pece s nízkou hmotností. Mezi různé výrobky pro pece patří sloupky, trysky hořáků, tenkostěnné nosníky, nastavovací zařízení a válce.
Tyto výrobky pomáhají šetřit energii a nabízejí možnost rychlejšího průchodu výrobků snížením tepelné hmotnosti pecních vozů. Pece na bázi RBSC by však byly téměř čtyřikrát dražší ve srovnání s kordieritem.
3. Přesné komponenty
Po reakci s kapalným křemíkem zaznamenáte zanedbatelně malou změnu objemu. Tato vlastnost umožňuje vynikající kontrolu rozměrů složitých tvarů. Můžete například vyrábět laserové zrcadlové polotovary, optické lavice a zařízení pro manipulaci s destičkami. Tyto komponenty jsou tuhé a lehké a mají vynikající tepelnou stabilitu.

sisic se díky své vysoké odolnosti proti otěru hojně používá v lopatkách čerpadel a mechanických ucpávkách. Vlastnosti materiálu závisí na obsahu volného grafitu ve výrobku. Reakčně vázaný karbid křemíku se používá jako materiál pro nosy těsnění, který dokonale funguje v nepříznivých provozních prostředích.
Reakčně vázaný karbid křemíku je materiál, který obsahuje přibližně 7 až 15% kovového křemíku, malé množství nezreagovaného uhlíku a karbid křemíku. Tyto materiály se vyrábějí různými postupy v závislosti na potřebě konečného výrobku. Pokud například chcete vyrábět opotřebitelné díly, budou výrobní procesy SiC-Si jiné než procesy používané pro výrobu přesných součástí. reakčně vázaný karbid křemíku je ideální pro opotřebitelné aplikace, jako jsou tlumivky pro regulaci průtoku, potrubí a větší opotřebitelné součásti. Jedná se o ekonomický a spolehlivý materiál pro spoustu aplikací díky jeho vynikajícím vlastnostem.