Sinterēts silīcija karbīds - supermateriāls, kas spēj izturēt gandrīz jebko

Vai varat iedomāties materiālu, kas ir gandrīz tikpat ciets kā dimants, peld ūdenī, spēj izturēt dedzinošu karstumu, atvairīt ķīmiskās vielas, kas mēģina to noārdīt, un saglabā savu izturību neatkarīgi no tā, kas tam tiek nodarīts? Nu, saķepināts silīcija karbīds ir šī neticamā viela!

Šim materiālam ir tik pārsteidzošas īpašības, ka tas spēj izturēt vidi un apstākļus, kas iznīcinātu gandrīz visu, no kā jūs varētu izgatavot materiālus.

Pārbaudīsim, kas padara saķepināto silīcija karbīdu tik īpašu.

Kas ir saķepināts silīcija karbīds?

Sinterēts silīcija karbīds, pazīstams arī kā saķepināts SiC vai SSiC, tiek izgatavots, sajaucot ļoti smalku SiC pulveri ar dažām īpašām sastāvdaļām, kas palīdz tam salipt kopā, ieliekot to veidnē un vārot ļoti augstā temperatūrā. Tas sapludina pulveri cietā masā, bet ne pilnībā izkausē. Sintrinātajam SiC raksturīgās īpašības piešķir tas, ka tajā nav nekādas līmes vai papildu fāžu.

Šai keramikai ir cietība kas ir otrais pēc dimanta. Tam ir zems blīvums - ap 40%, kas ir tērauda un tuvu alumīnijam. Sinterēts SiC ir izturīgs pret korozija un oksidēšanās neticami labi, pateicoties silnajām silīcija karbīda saitēm. Tas arī turas pie sava izturība un stīvums pat ļoti augstās temperatūrās, kad lielākā daļa materiālu pārvēršas par putru.

Kāpēc saķepinātais SiC ir tik īpašs?

Aplūkosim dažas no saķepinātā SiC pārsteidzošajām īpašībām un kas padara šo materiālu tik noderīgu:

Tas ir traki grūti

Ar Knoop cietība no 2800 GPa, saķepinātais silīcija karbīds ir izturīgāks pret skrāpējumiem vai jebkāda veida nodilumu nekā gandrīz jebkas cits, izņemot dimantu. Tas nozīmē, ka tas daudz ilgāk nekā citi materiāli noturēsies lietojumos, kur tas slīd un tiek sasists ar daļiņām.

Diamond ir vienīgais, kas ir grūtāk. SiC smieklīgo cietību nodrošina ļoti spēcīgās saites starp silīcija un oglekļa atomiem. Šīs saites cieši turas un negrib atlaist!

Viegls, bet izturīgs

Neskatoties uz to, ka spēks ir neiedomājami liels, saķepināta SiC blīvums ir tikai 3,15 g/cc. Tas ir tuvu alumīnijam, tāpēc šis materiāls ir patīkams un viegls!

Tas nozīmē, ka detaļas, kas izgatavotas no saķepināta SiC, nevis metāliem, var būt daudz vieglākas. Rotējošas iekārtas var griezties ātrāk, ja to svars ir mazāks. Un uzziniet - SiC faktiski peld šķidrā alumīnijā! Tāpēc tas ir lieliski piemērots sūkņu detaļām, kurām jāsaskaras ar izkausētu metālu.

Izturīgs pret koroziju un oksidāciju kā čempions

Lai metāli būtu izturīgi pret koroziju, tiem ir nepieciešams aizsargājošs oksīda slānis. Bet saķepināts SiC nav nekādu saistvielu vai papildu fāžu, kurām var uzbrukt. Tā vienkārši smejas no korozijas gandrīz jebkurā vidē, ko tai piemēro.

SiC saglabā savu izturību pat oksidējošā gaisā līdz 1650°C! Tās izturību pret koroziju un oksidāciju nodrošina ārkārtīgi spēcīgās silīcija un oglekļa saites. Tās vienkārši nevēlas sadalīties un oksidēties, ja vien netiek pārsniegti īpaši augsti tempi.

Izturīgs pat neprātīgā karstumā

Portāls kovalentās saites SiC padara to stingru un izturīgu pat mežonīgās temperatūrās. Sinterētais SiC saglabā pilnu izturību līdz aptuveni 1750°C - tas ir sarkans karsts! Atšķirībā no metāliem tā nesašaurinās un neslīd.

Portāls augsts modulis SiC arī nozīmē, ka tas lēni nedeformējas vai neslīd zem lielām slodzēm. Tāpēc varat uzticēties, ka tas izturēs milzīgas slodzes augstā temperatūrā. Ideāli piemērots krāsns detaļām un izmantošanai kosmosā!

Iztur termisko triecienu

Ar siltumvadītspēja no 125 W/mK, SiC ātri nodod siltumenerģiju un spēj izturēt straujas temperatūras svārstības. Tāpēc saķepinātais SiC liela izturība pret termisko triecienu salīdzinājumā ar citu keramiku.

Pēkšņas temperatūras izmaiņas var izraisīt trauslu materiālu plaisas no nevienmērīgas izplešanās. Bet SiC nelaužas, jo tas ļoti labi vada siltumu. Tas var pielāgoties temperatūras svārstībām bez problēmām.

Sinterēta SiC īpašības istabas temperatūrā

Tālāk ir sniegti daži galvenie dati par saķepinātu SiC istabas temperatūrā (20 °C):

• Blīvums- 3,15 g/cc (viegls!)
• Cietība- 2800 GPa (traki grūti!)
• Plīsuma modulis- 380 MPa
• Stiepes izturība- 250 MPa
• Spiedes izturība- 3900 MPa
• Elastības modulis- 410 GPa
• Termiskā izplešanās- 4 x 10^-6 in / in °C (zema izplešanās)
• Siltumvadītspēja- 125 W/mK (labi vada siltumu)
• Puasona koeficients– 0.16

Šī brīnumainā materiāla lietojums

Sinterētais silīcija karbīds ar savu neticamo īpašību kombināciju ir ideāli piemērots darbiem, kur nodilums, korozija un pārmērīgs karstums rada problēmas:

• Blīvējuma virsmassūkņi apstrādā abrazīvas suspensijas ar lielu ātrumu un spiedienu. SiC blīves spēj izturēt šo slodzi.
• Augsttemperatūras krāsns daļaspiemēram, caurules, balsti un termopāru vāki. SiC ir izturīgs pat karstākajās krāsnīs.
• Nodilumizturīgi oderējumiizpletņiem un bunkuriem, kuros pārvadā abrazīvas rūdas vai pulverus. SiC nenēsājas!
• Gāzturbīnu daļaskas iztur oksidāciju, koroziju un neprātīgus temperatūras apstākļus.
• Degļu sprauslasun krāsnis. SiC ir izturīgs pret koroziju un karstumu.
• Keramikas bruņasizgatavots no SiC, ir vieglāks par metāla bruņām, bet joprojām aptur lodes.
• 3D drukāti komponentiar pielāgotām formām ir iespējamas SiC.

Sinterētais silīcija karbīds ir kā supermateriāls, kas smejas par smagiem apstākļiem. Tas apvieno apbrīnojamas īpašības, piemēram, dimantam līdzīgu cietību un zemu blīvumu, kas nodrošina tā izturību situācijās, kurās citi materiāli ātri sabojājas. Tas padara saķepināto SiC par ārkārtīgi vērtīgu keramiku sarežģītiem lietojumiem.