Spékaný karbid křemíku - supermateriál, který zvládne téměř cokoli

Dokážete si představit materiál, který je téměř tak tvrdý jako diamant, plave ve vodě, snese spalující žár, vysměje se chemikáliím, které se ho snaží sežrat, a zachová si pevnost, ať na něj hodíte cokoli? Dobře, slinutý karbid křemíku je ta neuvěřitelná látka!

Tento materiál má tak úžasné vlastnosti, že zvládne prostředí a podmínky, které by zničily prakticky cokoli jiného, z čeho by se dalo něco vyrobit.

Podívejme se, čím je slinutý karbid křemíku tak výjimečný.

Co je slinutý karbid křemíku?

Spékaný karbid křemíku, známý také jako slinutý SiC nebo SSiCse vyrábí smícháním velmi jemného prášku SiC s některými speciálními přísadami, které pomáhají lepení, vložením do formy a vařením při velmi vysoké teplotě. Tím se prášek spojí v pevnou látku, ale úplně se neroztaví. Absence jakéhokoli lepidla nebo dalších fází dává slinutému SiC jeho divoké vlastnosti.

Tato keramika má tvrdost který je druhý nejlepší po diamantu. Má nízká hustota - kolem 40% jako u oceli a blíží se hliníku. Slinutý SiC odolává koroze a oxidace neuvěřitelně dobře díky silným vazbám v karbidu křemíku. Také drží na svém síla a tuhost i při opravdu vysokých teplotách, kdy se většina materiálů mění v kaši.

Proč je slinutý SiC tak výjimečný?

Podívejme se na některé ohromující vlastnosti slinutého SiC a co dělá tuto věc tak užitečnou:

Je to šíleně těžké

S Knoopova tvrdost z 2800 GPa, slinutý karbid křemíku odolává poškrábání nebo jakémukoli druhu otěru lépe než cokoli jiného kromě diamantu. To znamená, že vydrží mnohem déle než jiné materiály při použití, kdy klouže a je otloukán částicemi.

Diamond je jediná těžší věc. Směšná tvrdost SiC pochází z velmi silných vazeb mezi atomy křemíku a uhlíku. Tyto vazby pevně drží a nechtějí povolit!

Lehké a přesto pevné

Přestože má nadstandardní sílu, slinutý SiC má hustotu pouze 3,15 g/cc. To se blíží hliníku, takže je to pěkné a lehké!

To znamená, že díly vyrobené ze slinutého SiC namísto kovů mohou být mnohem lehčí. Rotující zařízení se mohou točit rychleji při nižší hmotnosti. A poslechněte si tohle - SiC skutečně plave v tekutém hliníku! Je tedy skvělý pro součásti čerpadel, které mají co do činění s roztaveným kovem.

Odolává korozi a oxidaci jako šampion

Kovy potřebují ochrannou vrstvu oxidu, aby odolaly korozi. Ale slinutý SiC nemá žádné vazby ani přídavné fáze, které by bylo možné napadnout. Prostě se směje korozi v podstatě v jakémkoli prostředí, které na něj hodíte.

SiC si zachovává pevnost i v oxidačním vzduchu až do 1650 °C! Jeho odolnost proti korozi a oxidaci je dána extrémně silnými vazbami křemíku a uhlíku. Ty se prostě nechtějí rozpadnout a oxidovat, pokud nepřekročíte super vysoké teploty.

Zůstává silný i v šílených vedrech

Na stránkách kovalentní vazby v SiCu zajišťují jeho tuhost a pevnost i při divokých teplotách. Slinutý SiC si zachovává svou plnou pevnost až do přibližně 1750°C - to je žhavé! Na rozdíl od kovů neslábne ani neopadává.

Na stránkách vysoký modul pružnosti SiC také znamená, že se při velkém zatížení pomalu nedeformuje ani neprohýbá. Můžete se tedy spolehnout, že zvládne obrovské namáhání při vysokých teplotách. Ideální pro díly do pecí a pro použití v letectví a kosmonautice!

Zvládá tepelné šoky

S tepelná vodivost z 125 W/mK, SiC rychle přenáší tepelnou energii a zvládá rychlé výkyvy teplot. Díky tomu je slinutý SiC velká odolnost proti teplotním šokům ve srovnání s jinou keramikou.

Náhlé změny teploty mohou způsobit, že křehké materiály popraskají v důsledku nerovnoměrné roztažnosti. SiC však nepraská, protože dobře vede teplo. Bez problémů se přizpůsobí teplotním výkyvům.

Vlastnosti slinutého SiC při pokojové teplotě

Zde jsou některé klíčové statistiky slinutého SiC při pokojové teplotě (20 °C):

• Hustota- 3,15 g/cm3 (lehké!)
• Tvrdost- 2800 GPa (šíleně tvrdé!)
• Modul přetržení- 380 MPa
• Pevnost v tahu- 250 MPa
• Pevnost v tlaku- 3900 MPa
• Modul pružnosti- 410 GPa
• Tepelná roztažnost- 4 x 10^-6 in/in °C (nízká roztažnost)
• Tepelná vodivost- 125 W/mK (dobře vede teplo)
• Poissonův poměr– 0.16

Použití tohoto zázračného materiálu

Díky své neuvěřitelné kombinaci vlastností je slinutý karbid křemíku ideální volbou pro práce, kde opotřebení, koroze a extrémní teplo způsobují problémy:

• Těsnicí plochyčerpadla zvládnou abrazivní kaly při vysoké rychlosti a tlaku. SiC těsnění snesou zátěž.
• Díly vysokoteplotní pecejako jsou trubky, podpěry a kryty termočlánků. SiC je odolný i v nejžhavějších pecích.
• Obložení odolná proti opotřebenípro žlaby a násypky, které přepravují abrazivní rudy nebo prášky. SiC se neopotřebovává!
• Díly pro plynové turbínykteré musí snášet oxidaci, korozi a šílené teploty.
• Trysky pro hořákya pece. SiC odolává korozi a teplu.
• Keramické brněnívyrobený z SiC je lehčí než kovový pancíř, ale přesto zastaví střely.
• 3D tištěné komponentys vlastními tvary jsou možné v SiC.

Spékaný karbid křemíku je jako supermateriál, který se směje náročným podmínkám. Spojuje v sobě úžasné vlastnosti, jako je tvrdost podobná diamantu a nízká hustota, díky nimž vydrží i v situacích, kdy jiné materiály rychle selhávají. Díky tomu je slinutý SiC mimořádně cennou keramikou pro náročné aplikace.