Gesinterd siliciumcarbide - een supermateriaal dat bijna alles aankan

Kun je een materiaal bedenken dat bijna net zo hard is als diamant, dat in water blijft drijven, dat bestand is tegen verzengende hitte, dat chemicaliën die het proberen op te eten van zich af kan schudden en dat zijn sterkte behoudt, wat je er ook tegenaan gooit? Nou, gesinterd siliciumcarbide is die ongelooflijke substantie!

Dit spul heeft zulke geweldige eigenschappen dat het omgevingen en omstandigheden aankan die vrijwel alles zouden vernietigen waar je anders dingen van zou kunnen maken.

Laten we eens kijken wat gesinterd siliciumcarbide zo speciaal maakt.

Wat is gesinterd siliciumcarbide?

Gesinterd siliciumcarbide, ook bekend als gesinterd SiC of SSiC, wordt gemaakt door superfijn SiC-poeder te mengen met enkele speciale ingrediënten die het aan elkaar laten kleven, het in een mal te doen en het op zeer hoge temperatuur te koken. Hierdoor versmelt het poeder tot een vaste stof, maar smelt het niet volledig. Het ontbreken van lijm of extra fases geeft gesinterd SiC zijn wilde eigenschappen.

Dit keramiek heeft hardheid die alleen op diamant lijkt. Het heeft lage dichtheid - rond 40% dat van staal en dicht bij aluminium. Gesinterd SiC weerstaat corrosie en oxidatie ongelooflijk goed dankzij de sterke bindingen in siliciumcarbide. Het houdt ook vast aan zijn sterkte en stijfheid zelfs bij echt hoge temperaturen wanneer de meeste materialen in brij veranderen.

Waarom is gesinterd SiC zo speciaal?

Laten we eens kijken naar de verbazingwekkende eigenschappen van gesinterd SiC en wat dit spul zo nuttig maakt:

Het is gek moeilijk

Met een Knoop hardheid van 2800 GPa, Gesinterd siliciumcarbide is beter bestand tegen krassen of schuren dan vrijwel alles behalve diamant. Dit betekent dat het veel langer meegaat dan andere materialen bij toepassingen waarbij het rondschuift en door deeltjes wordt gestoten.

Diamant is het enige dat harder is. De belachelijke hardheid van SiC komt door de supersterke bindingen tussen de silicium- en koolstofatomen. Deze bindingen houden stevig vast en willen niet meer loslaten!

Lichtgewicht en toch sterk

Ondanks de ongekende kracht, gesinterd SiC heeft een dichtheid van slechts 3,15 g/cc. Dat is bijna aluminium, dus dit spul is lekker licht!

Dit betekent dat onderdelen van gesinterd SiC in plaats van metalen veel lichter kunnen zijn. Roterende apparatuur kan sneller draaien bij een lager gewicht. En let op: SiC drijft in vloeibaar aluminium! Het is dus geweldig voor pomponderdelen die te maken hebben met gesmolten metaal.

Weerstaat corrosie en oxidatie als een kampioen

Metalen hebben een beschermende oxidelaag nodig om corrosie te weerstaan. Maar gesinterd SiC heeft geen binders of extra fases die kunnen worden aangevallen. Hij lacht corrosie gewoon weg in vrijwel elke omgeving die je hem voorschotelt.

SiC behoudt zijn sterkte zelfs in oxiderende lucht tot 1650°C! De corrosie- en oxidatiebestendigheid komt door de extreem sterke silicium-koolstofverbindingen. Ze willen gewoon niet uit elkaar vallen en oxideren, tenzij je boven superhoge temperaturen gaat.

Blijft sterk, zelfs in waanzinnige hitte

De covalente bindingen in SiC zorgen ervoor dat het stijf en sterk blijft, zelfs bij hoge temperaturen. Gesinterd SiC behoudt zijn volledige sterkte tot ongeveer 1750°C - dat is roodgloeiend! In tegenstelling tot metalen wordt het niet zwak of slap.

De hoge modulus van SiC betekent ook dat het niet langzaam vervormt of kruipt onder zware belasting. Je kunt er dus op vertrouwen dat het enorme spanningen bij hoge temperaturen aankan. Perfect voor ovenonderdelen en toepassingen in de ruimtevaart!

Gaat om met thermische schokken

Met een thermische geleidbaarheid van 125 W/mK, SiC draagt warmte-energie snel over en kan snelle temperatuurschommelingen aan. Hierdoor is gesinterd SiC grote weerstand tegen thermische schokken vergeleken met andere keramiek.

Plotselinge temperatuursveranderingen kunnen brosse dingen doen barsten door ongelijkmatige uitzetting. Maar SiC barst niet omdat het warmte zo goed geleidt. Het kan zich probleemloos aanpassen aan temperatuurschommelingen.

Gesinterde SiC eigenschappen bij kamertemperatuur

Hier zijn enkele van de belangrijkste kenmerken van gesinterd SiC bij kamertemperatuur (20°C):

• Dichtheid- 3,15 g/cc (lichtgewicht!)
• Hardheid- 2800 GPa (waanzinnig hard!)
• Breukmodulus- 380 MPa
• Treksterkte- 250 MPa
• Druksterkte- 3900 MPa
• Elastische modulus- 410 GPa
• Thermische uitzetting- 4 x 10^-6 in/in °C (lage expansie)
• Thermische geleidbaarheid- 125 W/mK (geleidt warmte goed)
• Poisson's verhouding- 0.16

Toepassingen voor dit wondermateriaal

Met zijn ongelofelijke mix van eigenschappen is gesinterd siliciumcarbide de perfecte keuze voor toepassingen waar slijtage, corrosie en extreme hitte problemen veroorzaken:

• Afdichtingsvlakkenin pompen verwerken abrasieve slurries op hoge snelheid en onder hoge druk. SiC afdichtingen kunnen tegen een stootje.
• Onderdelen voor hoogovenszoals buizen, steunen en thermokoppelafdekkingen. SiC is sterk, zelfs in de heetste ovens.
• Slijtvaste voeringenvoor stortkokers en trechters die abrasieve ertsen of poeders vervoeren. SiC slijt niet!
• Onderdelen voor gasturbinesdie oxidatie, corrosie en waanzinnige temperaturen moeten verdragen.
• Mondstukken voor brandersen ovens. SiC is bestand tegen corrosie en hitte.
• Keramisch pantsergemaakt van SiC is lichter dan metalen pantser maar houdt nog steeds kogels tegen.
• 3D-geprinte onderdelenmet aangepaste vormen zijn mogelijk in SiC.

Gesinterd siliciumcarbide is als een supermateriaal dat kan lachen om zware omstandigheden. Het combineert verbazingwekkende eigenschappen zoals diamantachtige hardheid en een lage dichtheid waardoor het lang meegaat in situaties waar andere materialen het snel laten afweten. Dit maakt gesinterd SiC tot een uiterst waardevolle keramiek voor uitdagende toepassingen.