Является ли карбид кремния керамикой?

Карбид кремния, чаще называемый карборундом, обладает превосходной термостойкостью и сохраняет высокую механическую прочность при температурах, достигающих 1400 градусов Цельсия. Кроме того, его исключительная твердость, усталостная прочность и химическая устойчивость в агрессивных средах - отличительные черты любого материала.

Впервые SiC был искусственно синтезирован в 1891 году Эдвардом Ачесоном, когда он обнаружил маленькие черные кристаллы в электрически нагретом расплаве нефтяного кокса и кремния. Сегодня SiC является одним из наиболее распространенных инженерных керамических материалов, используемых в механической и химической промышленности.

Что такое керамика?

Карбид кремния, обычно называемый карборундом, представляет собой синтетически полученное кристаллическое соединение кремния и углерода. Созданный жителем Пенсильвании Эдвардом Ачесоном в 1891 году, карбид кремния стал одним из самых важных промышленных керамических материалов, используемых в качестве абразива, добавки к стали и конструкционной керамики с множеством технологических применений - от добавки к стали до применения в конструкционной керамике - даже соперничая с алмазом по твердости! Карбид кремния может похвастаться рейтингом по шкале Мооса 9,0; это достижение, на которое могут претендовать немногие другие материалы!

SiC - чрезвычайно прочная огнеупорная керамика, обладающая превосходной устойчивостью к химическому воздействию и высоким температурам, образуя защитное покрытие из оксида кремния при температуре 1200 градусов Цельсия, которое остается стабильным до 1600 градусов Цельсия. Благодаря чрезвычайно высокой прочности, низкому коэффициенту теплового расширения, превосходной стойкости к истиранию, низкому коэффициенту теплового расширения и превосходной устойчивости к механическим воздействиям, таким как бронирование тела или шлифование/фрезерование твердых материалов, она подходит для многих сложных механических применений, включая бронирование тела и шлифование/фрезерование твердых материалов.

Керамика, в отличие от металлов, представляет собой неорганическое твердое вещество, состоящее из неорганических элементов с уникальной кристалличностью и электронной структурой, которые обеспечивают уникальные свойства в зависимости от их состава и структуры. Кристалличность и электронная структура делают каждую керамику уникальной; благодаря этой особенности и свойствам ковалентной связи они являются отличными тепло- и электроизоляторами.

Карбид кремния - это чрезвычайно прочная огнеупорная керамика с превосходными свойствами сопротивления тепловому удару, что делает его отличным выбором для компонентов электромобилей (EV). В частности, тормоза и сцепления выигрывают от способности этого материала выдерживать высокие уровни нагрева без значительных структурных потерь, так как он противостоит абразивному износу и изнашиванию, значительно снижая стоимость износа. Кроме того, его превосходные электроизоляционные свойства снижают требования к мощности системы и значительно увеличивают запас хода аккумулятора.

Керамические материалы позволяют снизить зависимость от активных систем охлаждения, которые увеличивают вес, стоимость и мощность электромобилей (EV). Кроме того, этот керамический материал позволяет EV работать при более высоких напряжениях и скоростях, а также повышает эффективность инверторных систем.

SiC обладает высокой температурой плавления и твердостью, которые позволяют ему выдерживать высокие температуры, необходимые для работы электрических устройств, что устраняет необходимость в дорогостоящих системах охлаждения в EV, а значит, значительно увеличивает запас хода, скорость, сокращает выбросы, потребление энергии и энергопотребление.

Что такое неоксидная керамика?

Оксидная керамика, однако, образуется путем химического соединения двух элементов для получения твердого материала; неоксидная керамика состоит только из одного элемента. Например, керамика из карбида кремния состоит из тетраэдров, состоящих из атомов кремния и углерода, соединенных в кристаллическую решетку, которая образует чрезвычайно твердый, но прочный и устойчивый к истиранию материал - качества, которые сделали карбид кремния все более популярным выбором для использования в качестве огнеупорного керамического материала.

Керамика из карбида кремния может быть получена различными способами. Один из традиционных подходов предполагает спекание мелкодисперсного порошка карбида кремния в твердый материал с использованием вспомогательных средств для спекания, таких как оксид магния, для достижения успешных результатов.

Один из способов производства карбидокремниевой керамики - обжиг в печи с высокой температурой, а затем обработка материала давлением для получения более плотной конечной продукции. Независимо от формы производства, керамика из карбида кремния обладает впечатляющими свойствами, включая устойчивость к эрозии, истиранию и коррозии, а также высокую прочность по модулю Юнга (YMF) и вязкость разрушения (МПа * м 1).

Промышленная керамика из карбида кремния издавна славится своей непревзойденной способностью противостоять истиранию, окислению и эрозии, а также тепловому удару и химической коррозии, что делает ее популярной во многих областях - будь то автомобилестроение, машиностроение, химическая промышленность или защита окружающей среды и космические технологии. Огнеупорные изделия из карбидокремниевой керамики, такие как сопла горелок или реактивные трубки, а также компоненты установок для десульфуризации дымовых газов, также часто используют его универсальность.

Карбид кремния является одним из самых твердых материалов, известных человеку, уступая по прочности лишь алмазу и кубическому нитриду бора. Это делает карбид кремния отличным выбором материала для баллистических защитных материалов, когда речь идет об экономии веса. Saint-Gobain является одним из ведущих мировых поставщиков промышленных продуктов и решений из карбида кремния, предлагая проверенные в промышленности марки, а также индивидуальные предложения, разработанные для удовлетворения требований конкретных областей применения.

Что такое огнеупорная керамика?

Огнеупорная керамика - это неоксидные материалы, обладающие исключительной прочностью при повышенных температурах, низкой химической стабильностью и характеристиками теплового расширения, что позволяет использовать их в таких сложных областях, как изоляция печей и обжиговых установок, компоненты систем противопожарной защиты и выхлопных систем автомобилей.

Огнеупоры можно разделить на две различные группы: высокопористые и монолитные. Среди первой группы наиболее распространена глиноземно-кремнеземистая (AlSiO2) керамика. Состоящая из тонко измельченных глиноземных агрегатов, скрепленных глиняным связующим, эта керамика поставляется в виде кирпичей или блоков, но может также поставляться в виде готовых желобов, сильфонов, футеровок и тиглей для теплоемких процессов, таких как производство стекла, стали и тепловых/электростанций.

Керамика из карбида кремния - одна из самых легких, твердых и прочных современных керамик, по своим свойствам схожая с алмазом. Способная выдерживать высокие температуры, а также химические воздействия кислот и щелочей, она также демонстрирует устойчивость к эрозии и износу, что делает ее отличным выбором материала для распылительных форсунок и компонентов циклонов.

Карбид кремния - чрезвычайно твердый и популярный материал, используемый в производстве баллистической керамики. В сочетании с карбидом бора или карбидом вольфрама он образует керамику DuraShock, которая обеспечивает повышенную эффективность при снижении веса.

К другим видам огнеупорной керамики относятся волокна из карбида кремния и искусственные алюмосиликатные волокна, которые производятся по тем же технологиям, что и изделия из конструкционной глины, и используются для изготовления промышленных огнеупоров, таких как футеровка печей и топок. Аморфные волокна также можно быстро обрезать до нужного размера для ремонта, если возникает проблема истирания или эрозии футеровки, их легко обрезать острыми ножницами для быстрого ремонта.

Пенокерамический огнеупор становится все более популярным материалом для производства теплообменников. Благодаря способности нагреваться электрическим током он идеально подходит для отделения агрессивных жидкостей от газов-носителей и конденсации паров при повышенных температурах процесса, а низкое давление, большая удельная поверхность и особая структура пространственной сети способствуют улучшению теплопередачи.

Что такое высокотемпературная керамика?

Карбид кремния, промышленно твердый материал, состоящий из атомов углерода и кремния, является исключительно твердым материалом, способным выдерживать экстремально высокие температуры. Благодаря устойчивости к коррозии, истиранию и окислению этот материал может применяться во многих областях и отраслях промышленности. Процессы спекания создают плотные твердые структуры с высокой прочностью на сжатие и растяжение - идеальное решение для использования в промышленных печах и других высокоэффективных приложениях.

Эдвард Гудрич Ачесон впервые произвел карбид кремния в больших масштабах в 1891 году, нагрев глину (силикат алюминия) и порошкообразный кокс в железной чаше до образования голубых кристаллов, известных как карборунд. Позже этот материал использовался в технике коллаборативной печати в качестве печатных форм или шлифовальных кругов в абразивной промышленности.

Пенокерамика - это усовершенствованная пористая керамика, имеющая нерегулярную трехмерную сетевую структуру. Этот тип пористой керамики может похвастаться высокой пористостью, малой относительной плотностью, селективной проницаемостью жидких и газовых сред, энергопоглощающими свойствами, которые противостоят силе удара, тепловыми, электрическими, механическими и химическими свойствами, которые делают его пригодным для применения в очистке металлических растворов, устраняя неметаллические включения/примеси, улучшая при этом скорость квалификации и механические свойства сплава. Благодаря этим свойствам пенокерамика стала привлекательным кандидатом для применения в очистке металлических растворов, что делает ее подходящей для применения в очистке металлических растворов, поскольку она эффективно удаляет неметаллические включения/примеси, повышая при этом квалификационную скорость/механические свойства сплава с помощью этого керамического материала.

Отличная стабильность карбида кремния при высоких температурах привела к тому, что он широко используется в огнеупорных материалах, включая сопла горелок, реактивные и пламенные трубы и защитные покрытия для высокоэффективных термопар. Кроме того, керамика из карбида кремния используется в процессах термообработки металлов и сплавов, а также стала ценным материалом, применяемым в ракетном топливе, композитных системах бронирования с керамической основой, системах баллистической защиты, а также при термообработке металлов и сплавов.

Карбид кремния можно легировать азотом и фосфором n-типа и бериллием, бором или алюминием p-типа, чтобы изменить его полупроводниковые характеристики и повысить металлическую проводимость для применения в мощных электронных устройствах. Кроме того, карбид кремния служит ключевым материалом для получения графена, который демонстрирует замечательные физические и химические свойства.