Węglik krzemu wiązany azotkami

Wiązany azotkami węglik krzemu (NBSC) jest niezbędnym materiałem w materiałoznawstwie, charakteryzującym się idealnymi właściwościami termicznymi, mechanicznymi i chemicznymi, które zapewniają wydajność, trwałość i wydajność w zastosowaniach inżynieryjnych. Jego szerokie zastosowanie sprawiło, że NBSC stał się punktem odniesienia w branży.

Odporność na zużycie NBSC jest największa w lekkich glebach z luźnymi ziarnami piasku, gdzie jej odporność na zużycie może osiągnąć 1,2 razy więcej niż w przypadku stali specjalnych do projektów budowlanych lub dziewięć razy więcej niż w przypadku napawania w ciężkich glebach.

Wytrzymałość na wysokie temperatury

Węglik krzemu wiązany azotkiem może zachować swoją wytrzymałość i integralność strukturalną w podwyższonych temperaturach dzięki bezpiecznemu wiązaniu utworzonemu między jego ziarnami i cząstkami azotku oraz poprawie przewodności cieplnej zapewnianej przez tę fazę - ostatecznie pomagając zmniejszyć straty mocy, zapewniając lepszą kontrolę termiczną linii energetycznych.

Wyjątkowa odporność na temperaturę węglika krzemu wiązanego azotkiem sprawia, że jest on głównym kandydatem do zastosowań wymagających materiałów odpornych na długotrwałe działanie ekstremalnych poziomów ciepła, takich jak zastosowania wymagające długotrwałego kontaktu z gorącymi powierzchniami. Węglik krzemu wiązany azotkami ma również większą niż inne materiały odporność na utlenianie w wyższych temperaturach, co oznacza lepszą ochronę przed korozją w środowiskach utleniających.

Wykazano, że węglik krzemu wiązany azotkiem wykazuje wyjątkową odporność na zużycie ścierne w różnych warunkach glebowych podczas testów zużycia ściernego, porównywalną ze stalami powszechnie stosowanymi do produkcji części pracujących z masą glebową, takimi jak spawanie napawania Fe-Cr-Nb i stal 38GSA, ale lepszą tylko w przypadku ścierania udarowego w lekkich warunkach glebowych.

Odporność na zużycie węglika krzemu wiązanego azotkiem jest zwiększona dzięki jego bardzo niskiej porowatości i twardej powierzchni, podczas gdy charakteryzuje się on wyjątkową odpornością na szok termiczny, umożliwiając gwałtowne wahania temperatury bez pęknięć lub złamań. W związku z tym węglik krzemu wiązany azotkiem jest doskonałym wyborem materiału na części wielkiego pieca, takie jak brzuch, bosh lub tuyere, które wymagają dużej odporności na zużycie, takie jak te.

Ekstremalna twardość

Węglik krzemu jest jednym z najtwardszych materiałów znanych człowiekowi. Jest wysoce odporny na zużycie i ścieranie przez twarde cząstki, dzięki czemu idealnie nadaje się do stosowania jako materiał odporny na ścieranie w projektach budowlanych. Co więcej, węglik krzemu charakteryzuje się doskonałą stabilnością chemiczną i wytrzymałością w wysokich temperaturach, a także wysoką odpornością na kwasy, dzięki czemu nadaje się do roztworów kwasoodpornych.

Węglik krzemu wiązany azotkiem (NBSiC) powstaje w procesie znanym jako "azotowanie". Mieszanina proszku węglika krzemu i związków zawierających azot, takich jak azotek krzemu lub amoniak, jest podgrzewana w wysokich temperaturach w środowisku bogatym w azot; powoduje to reakcję z krzemem znajdującym się w ziarnach SiC, tworząc niewidoczną warstwę wiążącą między ziarnami zwaną azotkiem krzemu, która łączy je wszystkie razem w gęsty i wytrzymały mechanicznie materiał.

Odporność na zużycie węglika krzemu związanego azotkiem zależy od rozkładu wielkości ziaren gleby. Jego skuteczność w lekkich glebach jest szczególnie imponująca, gdzie jego szybkość zużycia jest znacznie mniejsza niż w przypadku specjalnych części stalowych do obróbki masy gleby, a nawet mniejsza niż w przypadku spoin napawanych C+ Cr+ Nb.

NBSiC wyróżnia się wyjątkowo niskim współczynnikiem tarcia, co pozwala zmniejszyć wymagania dotyczące obciążenia podczas przenoszenia danej ilości materiału, przy jednoczesnym oszczędzaniu energii i obniżaniu kosztów procesu. Ta właściwość sprawia, że NBSiC jest doskonałym materiałem ogniotrwałym odpowiednim do produkcji żelaza i stali, wytapiania metali nieżelaznych, produkcji maszyn, spalania odpadów i innych gałęzi przemysłu.

Doskonała odporność na zużycie

Węglik krzemu jest wyjątkowo twardym materiałem inżynieryjnym o współczynniku Mohsa zbliżonym do diamentu, co czyni go wysoce odpornym na zużycie, kwasy i zasady, odpornym na szok termiczny, o niskim ciężarze właściwym i doskonałej odporności na szok termiczny, dzięki czemu nadaje się do zastosowań w wysokich temperaturach.

Wyniki testu zużycia wykazały, że spiekany węglik krzemu wiązany azotkiem wykazuje doskonałe właściwości zużycia i jest wysoce odporny na kruche pękanie w ściernych masach gleby. Najbardziej intensywne zużycie wystąpiło w lekkich glebach z luźnymi ziarnami piasku drapiącymi jego powierzchnie cierne; jego odporność na zużycie w średnich i ciężkich glebach była znacznie wyższa niż stali XAR 600 lub spoiny napawanej F-61, zarówno pod względem odporności na zużycie, jak i oszczędności kosztów.

Cegły z węglika krzemu wiązane azotkiem charakteryzują się wyjątkową odpornością na zużycie i ścieranie, co czyni je doskonałym wyborem jako materiały do wykładania pieców. Ich wyjątkowa odporność na ścieranie sprawia, że cegły NBSC nadają się do wytapiania żelaza i stali, a także do wytapiania metali nieżelaznych, produkcji maszyn i spalania odpadów jako materiały do pieców wysokotemperaturowych; stosowane odpowiednio jako wykładziny korpusu, talii i brzucha wielkiego pieca. Ponadto te wytrzymałe cegły są odporne na korozję powodowaną przez kwasy, zasady i różne stopione metale. Cegły NBSC charakteryzują się wyjątkową odpornością na korozję powodowaną przez kwasy, zachowując przy tym wyjątkową stabilność i oferując właściwości przewodnictwa cieplnego oraz wytrzymałość w temperaturach przekraczających 1000 stopni C!

Chemicznie obojętny

Wiązany azotkami węglik krzemu jest chemicznie obojętny, dzięki czemu jest odporny na korozję nawet w wyższych temperaturach - cecha ta sprawia, że jest on szczególnie pożądany w zastosowaniach takich jak ściany boczne tygli do topienia aluminium, dolne kominy wielkich pieców i meble piecowe.

Odporność na korozję NB SiC jest określana przez reakcję chemiczną między azotkiem krzemu i cząstkami węglika krzemu. Podczas procesu wypalania na stałych cząstkach węglika krzemu tworzy się warstwa azotku krzemu; chociaż może to służyć do zatrzymania niektórych reakcji, zwykle tak się nie dzieje, ponieważ szczeliny i pęknięcia umożliwiają przenikanie azotu do tych warstw i reagowanie ze stałym lub ciekłym krzemem w wyniku reakcji.

Na każdym etapie procesu reakcji spiekania cząstki azotku krzemu wypełniające luki między grubymi ziarnami węglika krzemu są wypełniane przez cząstki azotku krzemu w celu zmniejszenia porowatości i zwiększenia gęstości, co prowadzi do zmniejszenia porowatości i zwiększenia gęstości przy jednoczesnym zwiększeniu masy ze względu na dodatni efekt objętościowy reakcji 1; przyczynia się również do zwiększenia stężenia azotku krzemu (rysunek 11a).

Węglik krzemu wiązany azotkiem charakteryzuje się nie tylko doskonałymi właściwościami mechanicznymi, ale także wykazuje wyjątkową stabilność termiczną i odporność na utlenianie - cechy, które sprawiają, że nadaje się do stosowania w różnych warunkach - w tym do produkcji narzędzi skrawających, łożysk, dysz, a także elementów ogniotrwałych w metalurgii miedzi, silników turbin gazowych i produkcji mebli piecowych.