Συσσωματωμένο καρβίδιο πυριτίου - ένα σούπερ υλικό που μπορεί να χειριστεί σχεδόν τα πάντα

Μπορείτε να σκεφτείτε ένα υλικό που να είναι σχεδόν τόσο σκληρό όσο το διαμάντι, να επιπλέει στο νερό, να αντέχει σε καυτές θερμοκρασίες, να γελάει με τα χημικά που προσπαθούν να το φάνε και να διατηρεί τη δύναμή του ό,τι κι αν του ρίξετε; Λοιπόν, καρβίδιο πυριτίου με πυροσυσσωμάτωση είναι αυτή η απίστευτη ουσία!

Αυτό το υλικό έχει τόσο καταπληκτικές ιδιότητες που μπορεί να αντέξει περιβάλλοντα και συνθήκες που θα κατέστρεφαν σχεδόν οτιδήποτε άλλο θα μπορούσατε να φτιάξετε.

Ας δούμε τι είναι αυτό που κάνει το καρβίδιο πυριτίου τόσο ξεχωριστό.

Τι είναι το συμπυκνωμένο καρβίδιο πυριτίου;

Καρβίδιο πυριτίου σε πυροσυσσωμάτωση, επίσης γνωστή ως πυροσυσσωματωμένο SiC ή SSiC, παρασκευάζεται αναμειγνύοντας πολύ λεπτή σκόνη SiC με κάποια ειδικά συστατικά που το βοηθούν να κολλήσει μεταξύ του, βάζοντάς το σε καλούπι και μαγειρεύοντάς το σε πολύ υψηλή θερμοκρασία. Έτσι η σκόνη συγχωνεύεται σε στερεό αλλά δεν λιώνει πλήρως. Η έλλειψη κόλλας ή επιπλέον φάσεων είναι αυτή που προσδίδει στο πυροσυσσωματωμένο SiC το άγριο σύνολο των χαρακτηριστικών του.

Αυτό το κεραμικό έχει σκληρότητα που είναι το δεύτερο μετά το διαμάντι. Έχει χαμηλή πυκνότητα - περίπου 40% ότι του χάλυβα και κοντά στο αλουμίνιο. Συσσωματωμένο SiC αντιστέκεται στο διάβρωση και οξείδωση απίστευτα καλά χάρη στους ισχυρούς δεσμούς του καρβιδίου του πυριτίου. Κρατάει επίσης το αντοχή και ακαμψία ακόμη και σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, όταν τα περισσότερα υλικά μετατρέπονται σε χυλό.

Γιατί το Sintered SiC είναι τόσο ιδιαίτερο;

Ας δούμε μερικές από τις εκπληκτικές ιδιότητες του πυροσυσσωματωμένου SiC και τι κάνει αυτά τα πράγματα τόσο χρήσιμα:

Είναι τρελά δύσκολο

Με ένα Σκληρότητα Knoop του 2800 GPa, το πυροσυσσωματωμένο καρβίδιο του πυριτίου μπορεί να αντισταθεί στο ξύσιμο ή σε κάθε είδους τριβή καλύτερα από οτιδήποτε άλλο εκτός από το διαμάντι. Αυτό σημαίνει ότι αντέχει πολύ περισσότερο από άλλα υλικά σε χρήσεις όπου γλιστράει και χτυπιέται από σωματίδια.

Διαμάντι είναι το μόνο πράγμα που είναι πιο δύσκολο. Η γελοία σκληρότητα του SiC προέρχεται από τους εξαιρετικά ισχυρούς δεσμούς μεταξύ των ατόμων πυριτίου και άνθρακα. Αυτοί οι δεσμοί κρατούν σφιχτά και δεν θέλουν να φύγουν!

Ελαφρύ αλλά ισχυρό

Παρά το γεγονός ότι η δύναμή του είναι υπερβολική, το πυροσυσσωματωμένο SiC έχει πυκνότητα μόνο 3,15 g/cc. Αυτό είναι κοντά στο αλουμίνιο, οπότε αυτό το υλικό είναι ωραίο και ελαφρύ!

Αυτό σημαίνει ότι τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται από πυροσυσσωματωμένο SiC αντί για μέταλλα μπορούν να είναι πολύ ελαφρύτερα. Ο περιστρεφόμενος εξοπλισμός μπορεί να περιστρέφεται ταχύτερα με μικρότερο βάρος. Και ακούστε αυτό - το SiC επιπλέει σε υγρό αλουμίνιο! Έτσι, είναι ιδανικό για εξαρτήματα αντλιών που πρέπει να αντιμετωπίσουν λιωμένο μέταλλο.

Αντέχει στη διάβρωση και την οξείδωση σαν πρωταθλητής

Τα μέταλλα χρειάζονται ένα προστατευτικό στρώμα οξειδίου για να αντισταθούν στη διάβρωση. Αλλά πυροσυσσωματωμένο SiC δεν έχει συνδετικά στοιχεία ή πρόσθετες φάσεις που μπορούν να προσβληθούν. Απλά γελάει με τη διάβρωση σε σχεδόν οποιοδήποτε περιβάλλον του ρίξετε.

Το SiC διατηρεί την αντοχή του ακόμη και σε οξειδωτικό αέρα έως και 1650°C! Η αντοχή του στη διάβρωση και την οξείδωση προέρχεται από τους εξαιρετικά ισχυρούς δεσμούς πυριτίου-άνθρακα. Απλώς δεν θέλουν να διαλυθούν και να οξειδωθούν, εκτός αν υπερβείτε τις πολύ υψηλές θερμοκρασίες.

Παραμένει ισχυρό ακόμα και σε τρελή ζέστη

Το ομοιοπολικοί δεσμοί στο SiC το καθιστούν άκαμπτο και ισχυρό ακόμη και σε άγριες θερμοκρασίες. Το συμπυκνωμένο SiC διατηρεί την πλήρη αντοχή του μέχρι περίπου 1750°C - αυτό είναι καυτό! Σε αντίθεση με τα μέταλλα, δεν εξασθενεί και δεν πέφτει.

Το υψηλό μέτρο ελαστικότητας του SiC σημαίνει επίσης ότι δεν θα παραμορφώνεται αργά ή δεν θα σέρνεται κάτω από βαριά φορτία. Έτσι, μπορείτε να το εμπιστευτείτε για να αντιμετωπίσει τεράστιες πιέσεις σε υψηλές θερμοκρασίες. Ιδανικό για εξαρτήματα φούρνων και αεροδιαστημικές χρήσεις!

Αντιμετωπίζει θερμικό σοκ

Με ένα θερμική αγωγιμότητα του 125 W/mK, το SiC μεταφέρει γρήγορα θερμική ενέργεια και μπορεί να χειριστεί ταχείες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Αυτό δίνει στο πυροσυσσωματωμένο SiC μεγάλη αντοχή σε θερμικό σοκ σε σύγκριση με άλλα κεραμικά.

Οι ξαφνικές αλλαγές θερμοκρασίας μπορούν να κάνουν τα εύθραυστα υλικά να ραγίσουν από την άνιση διαστολή. Αλλά το SiC δεν ραγίζει επειδή άγει τη θερμότητα τόσο καλά. Μπορεί να προσαρμοστεί στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας χωρίς πρόβλημα.

Ιδιότητες Sintered SiC σε θερμοκρασία δωματίου

Ακολουθούν μερικά από τα βασικά στατιστικά στοιχεία του πυροσυσσωματωμένου SiC σε θερμοκρασία δωματίου (20°C):

• Πυκνότητα- 3,15 g/cc (ελαφρύ!)
• Σκληρότητα- 2800 GPa (τρελά σκληρό!)
• Συντελεστής θραύσης- 380 MPa
• Αντοχή σε εφελκυσμό- 250 MPa
• Αντοχή σε θλίψη- 3900 MPa
• Μέτρο ελαστικότητας- 410 GPa
• Θερμική διαστολή- 4 x 10^-6 in/in °C (χαμηλή διαστολή)
• Θερμική αγωγιμότητα- 125 W/mK (άγει καλά τη θερμότητα)
• Λόγος Poisson– 0.16

Χρήσεις για αυτό το θαυματουργό υλικό

Με το απίστευτο μείγμα ιδιοτήτων του, το καρβίδιο πυριτίου με πυροσυσσωμάτωση είναι η τέλεια επιλογή για εργασίες όπου η φθορά, η διάβρωση και η ακραία θερμότητα προκαλούν προβλήματα:

• Επιφάνειες στεγανοποίησηςστις αντλίες χειρίζονται λειαντικά αιωρήματα σε υψηλές ταχύτητες και πιέσεις. Οι τσιμούχες SiC αντέχουν την τιμωρία.
• Εξαρτήματα φούρνου υψηλής θερμότηταςόπως σωλήνες, στηρίγματα και καλύμματα θερμοζεύγους. Το SiC είναι ανθεκτικό ακόμη και στους πιο καυτούς κλιβάνους.
• Ανθεκτικές στη φθορά επενδύσειςγια αγωγούς και χοάνες που μεταφέρουν λειαντικά μεταλλεύματα ή σκόνες. Το SiC δεν φθείρεται!
• Εξαρτήματα αεριοστροβίλωνπου πρέπει να αντέξουν την οξείδωση, τη διάβρωση και τις τρελές θερμοκρασίες.
• Ακροφύσια για καυστήρεςκαι κλιβάνους. Το SiC αντιστέκεται στη διάβρωση και τη θερμότητα.
• Κεραμική θωράκισηαπό SiC είναι ελαφρύτερο από τη μεταλλική θωράκιση, αλλά εξακολουθεί να σταματά τις σφαίρες.
• Τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματαμε προσαρμοσμένα σχήματα είναι δυνατά στο SiC.

Το καρβίδιο πυριτίου με πυροσυσσωμάτωση είναι σαν ένα σούπερ υλικό που γελάει με τις σκληρές συνθήκες. Συγκεντρώνει εκπληκτικές ιδιότητες, όπως η σκληρότητα που μοιάζει με διαμάντι και η χαμηλή πυκνότητα, που το κάνουν να αντέχει σε καταστάσεις όπου άλλα υλικά αποτυγχάνουν γρήγορα. Αυτό καθιστά το πυροσυσσωματωμένο SiC ένα εξαιρετικά πολύτιμο κεραμικό για δύσκολες εφαρμογές.