Reakcijsko vezan silicijev karbid

Proizvajalci iščejo energetsko učinkovitejše motorje in želijo zamenjati kritične kovine. Ti motivi so spodbudili razvoj različnih keramičnih materialov in postopkov. Reakcijsko vezani silicijev karbid je rezultat teh raziskav.Reakcijsko vezani silicijev karbid je vrsta silicijevega karbida, ki nastane s kemično reakcijo med grafitom ali poroznim ogljikom in staljenim silicijem. Material ima nekaj sledov silicija, zato ga imenujemo tudi silicijev silicijev karbid. zaradi odlične odpornosti proti obrabi in kemikalijam je idealen za uporabo v ekstremnih okoljih. Zaradi visoke trdote in dobre temperaturne odpornosti je keramika iz silicijevega karbida primerna za različne vrste uporabe, kot so obrabni deli in potisni ležaji.
V tem vodniku bomo obravnavali različne vidike reakcijsko vezanih silicijevih karbidov, kot so njihove ključne lastnosti in uporaba. Poleg tega bomo obravnavali različne vrste reakcijsko vezanega silicijevega karbida. Začnimo...

Obdelava reakcijsko vezanega silicijevega karbida
Reakcijsko vezani silicijev karbid se proizvaja z mešanjem silicijevega karbida in ogljika s tekočim silicijem. Silicijev karbid dobimo po reakciji med silicijem in ogljikom. Po reakciji preostale pore zapolni silicij. Tako dobite gost kompozit SiC-Si.
Porazdelitev velikosti delcev ter razmerje med SIC in ogljikom se pri različnih proizvajalcih zelo razlikujeta. Zato se material proizvaja z velikim razponom lastnosti in sestav. V eni skrajnosti lahko na primer ogljikova vlakna ali tkanino infiltrirate s tekočim silicijem. Na drugi skrajnosti pa lahko z majhno količino ogljika izdelate neprepusten silicij.
Poleg tega so številni proizvajalci proizvajali reakcijsko vezani silicijev karbid s formulacijami, ki vsebujejo organski mehčalec, delce silicijevega karbida in ogljik. Mešanica se oblikuje s stiskanjem, ekstrudiranjem ali brizganjem. Poleg tega imajo proizvajalci dober nadzor nad toleranco komponent, saj reakcijski postopek omogoča manj kot 1% dimenzijskih sprememb.

Katere so različne vrste reakcijsko vezanega silicijevega karbida?
Obstajata dve osnovni vrsti reakcijsko vezanega silicijevega karbida:
1. Monolitni ali trdno reakcijsko vezani silicijev karbid
Pri tej vrsti silicijevega karbida silicij prodre v integralno vpojnost matrice. Tako dobite nepropustno sestavo. Prosti silicij ustvari tudi površinsko strukturo, ki bo zmanjšala trenje za podaljšano življenjsko dobo komponente.
Monolitno reakcijsko vezani silicijev karbid je dober kandidat za tribološke komponente. Uporablja se v tekočinah, ki so nekoliko jedke ali kisle, vključno z abrazivnimi, gorivi, lahkimi ogljikovodiki itd. Pri spajanju z različnimi mehanskimi ogljikovimi materiali ponuja najvišjo zmogljivost PV.
2. Reakcijsko vezan silicijev karbid z grafitom (CMC)
To je neprepusten material z edinstveno strukturo površine. Njegova čudovita tekstura je posledica prisotnosti grafita in silicija. Ta vrsta keramike iz silicijevega karbida ima tudi odlično toplotno prevodnost in nižjo stopnjo toplotnega raztezanja. Zaradi teh lastnosti je primerna za aplikacije, ki so občutljive na različne sile trenja, udarce, erozijo, abrazijo, visoke temperature in toplotne udarce.

Različne lastnosti silicijevega karbida
Razred materiala določa lastnosti različnih sestavin silicijevega karbida. Na primer, pri popolnoma gostem kompozitu SIC-SI material izkazuje odlično upogibno trdnost pri sobni temperaturi. To lastnost ohrani do tališča silicija, ki je 1410o C. Njegov Youngov modul se giblje med 350 in 400 GPa.
Spodaj je navedenih nekaj ključnih lastnosti silicijevega karbida:
Silicijev karbid je odlično odporen na širok spekter kislin in lugov.
Ima dobro odpornost proti obrabi in oksidaciji.
Material je dobro odporen proti obrabi.
Zaradi visoke toplotne prevodnosti in nizkega koeficienta toplotnega raztezanja ima odlično odpornost na toplotne udarce.
Svojo trdnost ohranja pri zelo visokih temperaturah.
Silicijev karbid ima dober nadzor nad dimenzijami kompleksnih oblik.

Različne uporabe reakcijsko vezanega silicijevega karbida
1. Obrabljivi deli in potisni ležaji
sisic ima odlično odpornost proti obrabi in koroziji, visoko trdoto in trdnost pri visokih temperaturah. Zaradi teh lastnosti je idealen za različne obrabne komponente, kot so plošče, vijaki in rotorji. Poleg tega ga lahko uporabite tudi v potisnih ležajih, ki vam bodo v veliko pomoč pri prenašanju izjemno velikih obremenitev v zelo onesnaženih tekočinah.
Zaradi njegovih ključnih lastnosti lahko proizvajalci izdelajo kompaktne ležaje, ki lahko delujejo v temperaturnem območju od -200o C do 400o C.
2. Pohištvo za peči in podporni elementi
Odpornost na oksidacijo, toplotne udarce in visoke temperature podjetjem omogočajo izdelavo nosilcev za peči z nizko maso. Različni izdelki za peči vključujejo stebre, šobe gorilnikov, tankostenske nosilce, nastavke in zvitke.
Ti izdelki pomagajo pri varčevanju z energijo in omogočajo hitrejši pretok izdelkov z zmanjšanjem toplotne mase peči. Vendar bi bila peč na osnovi RBSC skoraj štirikrat dražja v primerjavi s kordieritom.
3. Natančne komponente
Po reakciji s tekočim silicijem boste opazili zanemarljivo majhno spremembo prostornine. Ta lastnost vam omogoča odličen nadzor dimenzij kompleksnih oblik. Tako lahko na primer izdelujete laserska zrcala, optične klopi in naprave za ravnanje z rezinami. Te komponente so toge in lahke ter imajo odlično toplotno stabilnost.

sisic se zaradi visoke odpornosti proti obrabi pogosto uporablja v lopaticah črpalk in mehanskih tesnilih. Lastnosti materiala so odvisne od vsebnosti prostega grafita v izdelku. Reakcijsko vezani silicijev karbid se uporablja kot material za nosove tesnil, ki odlično deluje v neprijaznih delovnih okoljih.
Reakcijsko vezani silicijev karbid je material, ki vsebuje približno 7 do 15% silicijeve kovine, malo nereagiranega ogljika in silicijevega karbida. Ti materiali se proizvajajo z različnimi postopki, odvisno od potrebe po končnem izdelku. Če želite na primer izdelati obrabne dele, se bodo postopki izdelave silicijevega karbida (SiC-Si) razlikovali od postopkov, ki ste jih uporabili za izdelavo natančnih komponent. reakcijsko vezani silicijev karbid je idealen za obrabne aplikacije, kot so dušilke za nadzor pretoka, cevovodi in večje obrabne komponente. Zaradi odličnega nabora lastnosti je to ekonomičen in zanesljiv material za veliko aplikacij.