valorificarea puterii plăcilor ceramice din carbură de siliciu în tehnologia modernă

Ceramica carbură de siliciu este unul dintre cele mai dure și mai durabile materiale ceramice avansate, cu o rezistență excelentă la coroziune, temperaturi ridicate, acizi și uzură fizică.Acest material poate fi găsit în filtrele de nisip pentru producția de petrol și gaze, precum și în piesele de etanșare mecanică găsite pe pompe, piese forjate și motoare de rachete. În plus, poate fi găsit și în căptușelile refractare ale cuptoarelor industriale ca elemente de încălzire refractare.

Rezistent la temperaturi ridicate

Carbura de siliciu a fost mult timp unul dintre cele mai căutate materiale în tehnologia modernă datorită proprietăților sale diverse. În special, duritatea și rezistența sa la uzură sunt foarte ridicate, putând fi, de asemenea, modelat în orice formă dorită. În plus, coeficientul de dilatare termică al carburii de siliciu este relativ scăzut, ceea ce îl face stabil chiar și în condiții de mediu extreme. Cauciucul siliconic este un material esențial în industria auto, mecanică și chimică, precum și în aplicațiile de protecție a mediului, tehnologie spațială și electronică informatică. În plus, poate fi utilizat și pentru materiale refractare avansate și materiale abrazive și reprezintă o alegere excelentă de material pentru aplicații de blindaj balistic. Materialul de blindaj din carbură de siliciu iese în evidență deoarece oferă o duritate ridicată și poate absorbi cantități mari de energie fără să se spargă. În plus, punctul său de topire extrem de ridicat îi permite să fuzioneze cu oțelul în corpuri de armură compozite. Metodele de producție pentru carbura de siliciu includ fie procese de lipire prin reacție, fie procese de sinterizare. Metodele de producție dictează microstructura și proprietățile oricărui material creat prin lipire prin reacție, inclusiv rezistența acestuia. Lipirea prin reacție presupune infiltrarea compactelor formate din SiC și carbon cu siliciu lichid înainte de a le încălzi pentru a forma compacte care trebuie apoi lipite între ele. Reacționând cu carbonul pentru a forma mai mult siliciu, acesta reacționează cu particulele inițiale de SiC pentru a le uni în continuare și pentru a finaliza sinterizarea, similar cu producția de metale, dar folosind în schimb adjuvanți de sinterizare neoxidici. Ambele metode produc carbură de siliciu de înaltă calitate, cu rezistență ridicată la flexiune și la șocuri termice.

Procesele de sinterizare a carburii de siliciu pot fi efectuate sub presiune ridicată, ceea ce permite ceramicii să își mențină integritatea la temperaturi ridicate fără a suferi degradarea proprietăților fizice sau fără a deveni susceptibilă la acid, alcalin sau alte substanțe chimice, rămânând în același timp prelucrabilă în diferite forme și dimensiuni. În plus, aceste materiale pot rezista la temperaturi extreme, rămânând în același timp rezistente la soluții și substanțe chimice acide sau alcaline.

Carbura de siliciu poate fi prelucrată în forme complexe cu o precizie ridicată folosind freze CNC, deși trebuie să se acorde atenție la manipularea materialului din cauza contracției în timpul sinterizării; în consecință, manipularea trebuie să se facă cu atenție pentru a minimiza deteriorarea - acest lucru este esențial în special atunci când se prelucrează carbura de siliciu verde sau biscuit înainte de sinterizare.

Rezistent la coroziune

Plăcile ceramice din carbură de siliciu au numeroase aplicații în tehnologia modernă. Acest material este o ceramică anorganică non-oxidică cu proprietăți superioare de duritate, rezistență la uzură, dilatare termică și stabilitate chimică; ceea ce îl face o alegere refractară excepțională pentru utilizarea în cuptoare și cuptoare. Oxidul de aluminiu (AOx) poate fi, de asemenea, găsit ca abraziv în diverse aplicații, inclusiv șmirghel și roți de șlefuit, datorită structurii sale atomice distinctive care îi conferă proprietățile sale extraordinare. Este compus din atomi de siliciu (Si) și carbon, cu structuri cristaline hexagonale sau cubice. În calitate de semiconductor, acesta prezintă un interval de bandă larg, îmbunătățit în continuare prin procese de dopare prin introducerea de impurități în rețeaua sa, care îi modifică caracteristicile electrice.

Schimbătoarele de căldură cu plăci ceramice din SiC prezintă o rezistență remarcabilă la coroziune și abraziune, fiind rezistente la aproape toate amestecurile acide și alcaline, chiar și la temperaturi de proces ridicate. Acest lucru le face soluția ideală pentru separarea lichidelor corozive de gazele purtătoare și condensarea vaporilor sensibili la suprafețele metalice.

Carbura de siliciu avansată se mândrește cu o duritate Moh de 9,5 și este de cinci ori mai puternică decât ceramica legată cu nitrură, ceea ce o face o alternativă formidabilă la materialele tradiționale din alumină. Nu numai că durata sa de viață este de cinci până la șapte ori mai mare, dar este mult mai rezistent la oxidare, rezistență la abraziune prin alunecare și are o rezistență superioară la abraziune prin alunecare decât omologii săi din alumină.

Aceste plăci sunt construite folosind un amestec de pulbere SiSiC care a fost sinterizată în forme dense folosind tehnici de presare uscată într-o atmosferă inertă, creând plăci groase cu grosimi cuprinse între 8 mm și 45 mm.

Borul este adăugat la matricea SiC în timpul producției sale pentru a crește rezistența la tracțiune și duritatea, creând un material ceramic ușor, dar puternic, cu o protecție balistică de neegalat împotriva armelor și amenințărilor moderne. Aceste materiale ceramice constituie componenta de bază a noii generații de sisteme de blindaj balistic Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories.

Rezistent la uzură

Plăcile ceramice din carbură de siliciu sunt extrem de dure, ceea ce le face rezistente la abraziune și impact, cu o bună rezistență la coroziune în cazul funcționării la temperaturi ridicate. Datorită acestor proprietăți, plăcile ceramice din carbură de siliciu sunt materiale ideale pentru protecția împotriva uzurii în medii industriale, inclusiv transportoare, pompe și turbine - precum și schimbătoare de căldură în procesele de inginerie chimică.

Cristalele tetraedrice fac acest material mult mai greu de spart decât materialele refractare convenționale, precum și mai rezistent la abraziune, șoc termic și oboseală. În plus, ratele sale scăzute de dilatare termică îl fac o alegere excelentă pentru aplicații la temperaturi ridicate, precum cele de la IPS. Încorporarea acestui material a adus numeroase produse rezistente la uzură și la coroziune care îl utilizează.

Carbura de siliciu legată prin reacție, denumită în mod obișnuit RSIC sau SISIC, este un material ideal rezistent la uzură pentru transportul particulelor grosiere, procese de clasificare, concentrare și deshidratare, capacități de sudare/fixare și suprafețe netede care împiedică acumularea de calcar/praf. În plus, stabilitatea chimică excelentă a RSIC/SISIC la temperaturi ridicate îl face foarte potrivit pentru separarea amestecurilor de gaze corozive și în același timp pentru condensarea vaporilor corozivi în fluxuri de condensare.

Carbura de siliciu se deosebește de omologul său pe bază de aluminiu printr-un punct de topire extrem de ridicat și poate fi utilizată în aplicații care necesită rezistență chimică și rezistență superioară, cum ar fi suporturile pentru tăvițele de wafer din cuptoarele de semiconductori, unde se pot susține temperaturi de 1600oC fără pierderea rezistenței; rezistențele și varistoarele beneficiază, de asemenea, în mare măsură de utilizarea acestui material.

rezistența la abraziune a ceramicii din carbură de siliciu depinde de dimensiunea și distribuția particulelor de sol. Ratele de uzură pentru ceramica din carbură de siliciu legată cu nitrură tind să fie de 1,36 ori mai mari în soluri ușoare decât în soluri medii și de 6,5 ori mai mari decât în soluri grele din cauza frecării cauzate de frecarea granulelor de nisip cu suprafețele de frecare ale ceramicii din carbură de siliciu, care în cele din urmă se ciobesc și duc la ruperea prematură a acestor ceramici.

Carbura de siliciu sinterizată fără presiune este un material ideal pentru căptușelile ceramice rezistente la uzură datorită combinației sale de rezistență ridicată și coeficient scăzut de frecare. În plus, proprietățile sale de conductivitate termică îl fac potrivit pentru aplicații care implică condiții extreme de temperatură, cum ar fi mobilierul de cuptor.

Greutate redusă

Carbura de siliciu este un material extrem de durabil, dar ușor, cu numeroase utilizări. Acesta poate rezista la temperaturi ridicate, având în același timp un coeficient de dilatare termică extrem de scăzut și fiind rezistent la coroziune; ceea ce îl face utilizat în mod popular în procesele de producție chimică, tehnologie energetică și fabricarea hârtiei, precum și în garnituri mecanice și pompe.

Ceramica din carbură de siliciu are mai multe proprietăți avantajoase, cum ar fi rezistența ridicată la compresiune și rezistența excelentă la abraziune, ceea ce o face potrivită pentru fabricarea uneltelor de tăiere și a abrazivelor, în timp ce versatilitatea sa permite fabricarea folosind diverse tehnici, cum ar fi presarea la cald sau sinterizarea directă; toate pot fi combinate pentru a crea componente ceramice complexe, dar precise din punct de vedere dimensional.

Carbura de siliciu a devenit una dintre principalele utilizări ale carburii de siliciu în tehnologia modernă - ceramica de blindaj. Această ceramică SiC gri-negru poate opri în mod eficient penetrarea proiectilelor în timpul procesului de penetrare, absorbind în același timp cea mai mare parte a energiei de impact - ceea ce o face un material excelent pentru a proteja atât oamenii, cât și vehiculele. În plus, fiind mult mai ușoară decât oțelul blindat sau oxidul de aluminiu, contribuie la scăderea costurilor de consum de combustibil ale vehiculelor, precum și a cheltuielilor de exploatare.

Există trei materiale ceramice principale utilizate pentru a proteja dispozitivele antiglonț: oxidul de aluminiu, carbura de bor și carbura de siliciu. Oxidul de aluminiu este cel mai moale, în timp ce carbura de bor oferă protecție dură; carbura de siliciu oferă ambele. De asemenea, carbura de siliciu prezintă o rezistență superioară la fractură atât față de oxidul de aluminiu, cât și față de carbura de bor, iar carbura de siliciu oferă proprietăți intermediare, oferind în același timp o rezistență la fractură ușor mai mare decât oricare dintre cele două materiale predecesoare ale sale.

Agențiile militare și de aplicare a legii din întreaga lume au ajuns să depindă de combinația sa unică de proprietăți pentru utilizarea de către forțele militare și ofițerii de aplicare a legii deopotrivă. Este una dintre cele mai ușoare și în același timp cele mai puternice ceramici avansate de pe piață în prezent, oferind rezistență superioară la uzură, rezistență la coroziune, rezistență la acid, rate scăzute de dilatare termică și capacități de control al dilatației termice.

Progresele recente în această tehnologie includ crearea unei ceramici compozite carbură de bor/carbură de siliciu care combină performanța balistică cu avantajele de cost ale carburii de siliciu. Această ceramică poate oferi protecție de nivel IV împotriva amenințărilor fără a sacrifica considerentele de reducere a greutății - o opțiune ideală pentru cei care au nevoie de protecție maximă, rămânând în același timp atenți la costuri.