Gesintertes Siliziumkarbid - ein Superwerkstoff, der fast alles aushalten kann

Können Sie sich ein Material vorstellen, das fast so hart ist wie Diamant, das im Wasser schwimmt, das sengende Hitze aushält, das Chemikalien abweist, die es auffressen wollen, und das seine Festigkeit behält, egal was man ihm zumutet? Nun ja, gesintertes Siliziumkarbid ist diese unglaubliche Substanz!

Dieses Material hat so erstaunliche Eigenschaften, dass es Umgebungen und Bedingungen standhalten kann, die so ziemlich alles andere zerstören würden, aus dem man etwas herstellen könnte.

Schauen wir uns an, was gesintertes Siliziumkarbid so besonders macht.

Was ist gesintertes Siliziumkarbid?

Gesintertes Siliziumkarbid, auch bekannt als gesintertes SiC oder SSiCwird hergestellt, indem superfeines SiC-Pulver mit einigen speziellen Zutaten gemischt wird, die das Zusammenkleben fördern, in eine Form gegeben und bei sehr hoher Temperatur gekocht wird. Dadurch wird das Pulver zu einem Feststoff verschmolzen, aber nicht vollständig geschmolzen. Das Fehlen von Klebstoff oder zusätzlichen Phasen verleiht dem gesinterten SiC seine besonderen Eigenschaften.

Diese Keramik hat Härte die nur von Diamanten übertroffen wird. Er hat geringe Dichte - etwa 40% der von Stahl und nahe an Aluminium. Gesintertes SiC widersteht Korrosion und Oxidation dank der starken Bindungen im Siliziumkarbid unglaublich gut. Es hängt auch auf seine Stärke und Steifigkeit selbst bei sehr hohen Temperaturen, wenn die meisten Materialien zu Brei werden.

Warum ist gesintertes SiC so besonders?

Sehen wir uns einige der verblüffenden Eigenschaften von gesintertem SiC an und was dieses Material so nützlich macht:

Es ist wahnsinnig schwer

Mit einem Knoop-Härte von 2800 GPaGesintertes Siliziumkarbid kann Kratzern oder jeder Art von Abrieb besser widerstehen als so ziemlich alles andere außer Diamant. Das bedeutet, dass es bei Anwendungen, bei denen es herumrutscht und von Partikeln getroffen wird, viel länger hält als andere Materialien.

Diamant ist das Einzige, was härter ist. Die lächerliche Härte von SiC kommt von den superstarken Bindungen zwischen den Silizium- und Kohlenstoffatomen. Diese Bindungen halten fest und wollen nicht mehr loslassen!

Leicht und doch stark

Obwohl sie überdurchschnittlich stark sind, gesintertes SiC hat eine Dichte von nur 3,15 g/cc. Das ist fast wie Aluminium, also ist das Zeug schön leicht!

Das bedeutet, dass Teile, die aus gesintertem SiC anstelle von Metallen hergestellt werden, viel leichter sein können. Rotierende Geräte können sich bei geringerem Gewicht schneller drehen. Und jetzt kommt's: SiC schwimmt sogar in flüssigem Aluminium! Es eignet sich also hervorragend für Pumpenteile, die mit geschmolzenem Metall zu tun haben.

Widersteht Korrosion und Oxidation wie ein Champion

Metalle brauchen eine schützende Oxidschicht, um korrosionsbeständig zu sein. Aber gesintertes SiC hat keine Bindemittel oder zusätzliche Phasen, die angegriffen werden können. Es lacht einfach ab Korrosion in so ziemlich jeder Umgebung, die Sie auf sie werfen.

SiC behält seine Festigkeit auch in oxidierender Luft bis zu 1650°C! Seine Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit beruht auf den extrem starken Silizium-Kohlenstoff-Bindungen. Sie wollen einfach nicht auseinanderbrechen und oxidieren, es sei denn, man geht über extrem hohe Temperaturen hinaus.

Bleibt auch bei wahnsinniger Hitze stark

Die kovalente Bindungen in SiC sorgen dafür, dass es auch bei hohen Temperaturen steif und fest bleibt. Gesintertes SiC behält seine volle Festigkeit bis zu etwa 1750°C - das ist glühend heiß! Im Gegensatz zu Metallen wird es nicht schwach oder schlaff.

Die hoher Modulus von SiC bedeutet auch, dass es sich unter starker Belastung nicht langsam verformt oder kriecht. Sie können sich also darauf verlassen, dass es großen Belastungen bei hohen Temperaturen standhält. Perfekt für Ofenteile und Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt!

Bewältigt thermische Schocks

Mit einem Wärmeleitfähigkeit von 125 W/mKSiC überträgt Wärmeenergie schnell und kann mit schnellen Temperaturschwankungen umgehen. Dies verleiht gesintertem SiC hohe Temperaturwechselbeständigkeit im Vergleich zu anderen Keramiken.

Plötzliche Temperaturschwankungen können dazu führen, dass sprödes Material durch ungleichmäßige Ausdehnung bricht. Aber SiC bricht nicht, weil es die Wärme so gut leitet. Es kann sich ohne Probleme an Temperaturschwankungen anpassen.

Eigenschaften von gesintertem SiC bei Raumtemperatur

Hier sind einige der wichtigsten Daten von gesintertem SiC bei Raumtemperatur (20°C):

• Dichte- 3,15 g/cc (leicht!)
• Härte- 2800 GPa (wahnsinnig hart!)
• Berstwiderstand- 380 MPa
• Zugfestigkeit- 250 MPa
• Druckfestigkeit- 3900 MPa
• Elastischer Modul- 410 GPa
• Thermische Ausdehnung- 4 x 10^-6 in/in °C (geringe Ausdehnung)
• Wärmeleitfähigkeit- 125 W/mK (leitet die Wärme gut)
• Querkontraktionszahl– 0.16

Verwendungsmöglichkeiten für dieses Wundermaterial

Mit seiner unglaublichen Mischung von Eigenschaften ist gesintertes Siliziumkarbid die perfekte Wahl für Arbeiten, bei denen Verschleiß, Korrosion und extreme Hitze Probleme verursachen:

• Dichtflächenin Pumpen fördern abrasive Schlämme mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck. SiC-Dichtungen können diese Belastung aushalten.
• Teile für Hochtemperaturöfenwie Rohre, Halterungen und Thermoelementabdeckungen. SiC ist selbst in den heißesten Öfen stabil.
• Verschleißfeste Auskleidungenfür Rutschen und Trichter, die abrasive Erze oder Pulver befördern. SiC nutzt sich nicht ab!
• Gasturbinenteiledie Oxidation, Korrosion und irrsinnigen Temperaturen standhalten müssen.
• Düsen für Brennerund Öfen. SiC ist korrosions- und hitzebeständig.
• Keramische Rüstungaus SiC ist leichter als ein Metallpanzer, hält aber trotzdem Kugeln auf.
• 3D-gedruckte Komponentenmit kundenspezifischen Formen sind in SiC möglich.

Gesintertes Siliziumkarbid ist wie ein Superwerkstoff, der auch unter widrigsten Bedingungen lacht. Es vereint erstaunliche Eigenschaften wie diamantähnliche Härte und geringe Dichte, die es in Situationen bestehen lassen, in denen andere Materialien schnell versagen. Dies macht gesintertes SiC zu einer äußerst wertvollen Keramik für anspruchsvolle Anwendungen.