Sintret siliciumcarbid - et supermateriale, der kan klare næsten alt

Kan du komme i tanke om et materiale, der er næsten lige så hårdt som diamant, flyder i vand, kan tåle brændende varme, afviser kemikalier, der prøver at æde det, og bevarer sin styrke, uanset hvad du udsætter det for? Ja, det er det, sintret siliciumcarbid er det utrolige stof!

Dette stof har så fantastiske egenskaber, at det kan klare miljøer og forhold, der ville ødelægge stort set alt andet, man kunne lave ting af.

Lad os se på, hvad der gør sintret siliciumcarbid så specielt.

Hvad er sintret siliciumcarbid?

Sintret siliciumcarbidogså kendt som sintret SiC eller SSiCfremstilles ved at blande superfint SiC-pulver med nogle særlige ingredienser, der får det til at hænge sammen, lægge det i en form og tilberede det ved meget høj temperatur. Dette smelter pulveret sammen til et fast stof, men det smelter ikke helt. Manglen på lim eller ekstra faser er det, der giver sintret SiC dets vilde egenskaber.

Denne keramik har Hårdhed der kun overgås af diamant. Den har lav tæthed - omkring 40% som stål og tæt på aluminium. Sintret SiC modstår Korrosion og Oxidation utroligt godt takket være de stærke bindinger i siliciumkarbid. Det holder også fast i sin Styrke og Stivhed selv ved meget høje temperaturer, hvor de fleste materialer bliver til mos.

Hvorfor er sintret SiC så specielt?

Lad os se på nogle af sintret SiC's fantastiske egenskaber og hvad der gør disse ting så nyttige:

Det er sindssygt svært

Med en Knoop-hårdhed af 2800 GPaSintret siliciumcarbid kan stort set modstå ridser eller enhver form for slid bedre end næsten alt andet undtagen diamant. Det betyder, at det holder meget længere end andre materialer i anvendelser, hvor det glider rundt og bliver ramt af partikler.

Diamant er det eneste, der er hårdere. Den latterlige hårdhed af SiC kommer fra de superstærke bindinger mellem silicium- og kulstofatomerne. Disse bindinger holder godt fast og vil ikke give slip!

Let og alligevel stærk

På trods af at de er meget stærke, Sintret SiC har en massefylde på kun 3,15 g/cc.. Det er tæt på aluminium, så det her er dejligt let!

Det betyder, at dele fremstillet af sintret SiC i stedet for metaller kan være meget lettere. Roterende udstyr kan dreje hurtigere med lavere vægt. Og hør her - SiC flyder faktisk i flydende aluminium! Så det er fantastisk til pumpedele, der skal håndtere smeltet metal.

Modstår korrosion og oxidering som en mester

Metaller har brug for et beskyttende oxidlag for at modstå korrosion. Men sintret SiC har ingen bindinger eller ekstra faser, der kan angribes. Den kan bare grine af korrosion i stort set alle miljøer, du udsætter den for.

SiC bevarer sin styrke selv i oxiderende luft på op til 1650 °C! Korrosions- og oxidationsmodstanden kommer fra de ekstremt stærke silicium-carbon-bindinger. De vil bare ikke bryde fra hinanden og oxidere, medmindre du går over superhøje temperaturer.

Forbliver stærk selv i vanvittig varme

Den kovalente bindinger i SiC gør, at det forbliver stift og stærkt selv ved vilde temperaturer. Sintret SiC bevarer sin fulde styrke op til omkring 1750°C - der er rødglødende! I modsætning til metaller bliver det ikke svagt eller slapt.

Den høj modulus af SiC betyder også, at det ikke langsomt deformeres eller kryber under tunge belastninger. Så du kan stole på, at det kan håndtere store belastninger ved høje temperaturer. Perfekt til ovndele og rumfart!

Håndterer termisk stød

Med en varmeledningsevne af 125 W/mKSiC overfører varmeenergi hurtigt og kan håndtere hurtige temperatursvingninger. Dette giver sintret SiC stor modstandsdygtighed over for termisk chok sammenlignet med anden keramik.

Pludselige temperaturændringer kan få skøre ting til at revne på grund af ujævn udvidelse. Men SiC revner ikke, fordi det leder varme så godt. Det kan tilpasse sig temperatursvingninger uden problemer.

Sintrede SiC-egenskaber ved stuetemperatur

Her er nogle af de vigtigste statistikker for sintret SiC ved stuetemperatur (20 °C):

• Tæthed- 3,15 g/cc (letvægt!)
• Hårdhed- 2800 GPa (sindssygt hårdt!)
• Brudmodul- 380 MPa
• Trækstyrke- 250 MPa
• Trykstyrke- 3900 MPa
• Elastisk modul- 410 GPa
• Termisk udvidelse- 4 x 10^-6 in/in °C (lav ekspansion)
• Termisk ledningsevne- 125 W/mK (leder varme godt)
• Poissons forhold– 0.16

Anvendelser for dette vidundermateriale

Med sin utrolige blanding af egenskaber er sintret siliciumcarbid det perfekte valg til opgaver, hvor slid, korrosion og ekstrem varme skaber problemer:

• Tætningsfladeri pumper håndterer slibende slam ved høj hastighed og tryk. SiC-tætninger kan klare strabadserne.
• Dele til højvarmeovnesom rør, støtter og termoelementdæksler. SiC er stærkt selv i de varmeste ovne.
• Slidstærke foringertil slisker og tragte, der transporterer slibende malm eller pulver. SiC bliver ikke slidt op!
• Dele til gasturbinerder skal kunne klare oxidering, korrosion og vanvittige temperaturer.
• Dyser til brændereog ovne. SiC modstår korrosion og varme.
• Keramisk rustninglavet af SiC er lettere end metalpanser, men stopper stadig kugler.
• 3D-printede komponentermed tilpassede former er mulige i SiC.

Sintret siliciumcarbid er som et supermateriale, der griner af hårde betingelser. Det har fantastiske egenskaber som diamantlignende hårdhed og lav massefylde, der gør, at det holder i situationer, hvor andre materialer hurtigt svigter. Det gør sintret SiC til en ekstremt værdifuld keramik til udfordrende anvendelser.