Реакційно зв'язаний карбід кремнію

Реакційно зв'язаний карбід кремнію (RB SiC) є ідеальним матеріалом для процесів формування близьких до сітчастих форм, таких як пресування, лиття під тиском та екструзія. Виробляється шляхом інфільтрації пористих компактів рідким кремнієм, що призводить до реакції між вуглецем і кремнієм з утворенням більшої кількості SiC і утримуванням вихідних частинок разом, створюючи близькі до сітчастих форми з більшим виходом.

Швидкість реакції між аморфним вуглецем і рідким кремнієм залежить від його складу, морфології, ступеня графітизації та розподілу в преформі. Як результат, залишковий вуглець і пори часто залишаються видимими в готових матеріалах RB SiC.

Висока міцність

Виняткова міцність реакційно зв'язаного карбіду кремнію робить його ідеальним матеріалом для застосувань, що вимагають стійкості до ударів, стирання та ерозії. Крім того, відмінні показники міцності на розтяг і стиск роблять його стійким до розтріскування при високих температурах; крім того, він хімічно інертний, що робить його придатним для використання в потенційно корозійних середовищах.

Реакційно зв'язаний карбід кремнію може бути створений за допомогою реактивної інфільтрації розплаву (RMI). Під час цього процесу рідкий кремній реагує з наявними частинками карбіду кремнію і вуглецю, утворюючи щільні непроникні тіла, що містять високоміцний корозійно-стійкий керамічний матеріал, який пропонує більш економічну альтернативу спеченому карбіду кремнію.

RB SiC - надзвичайно твердий інженерний матеріал з одним з найвищих значень твердості. Це надає йому видатну зносостійкість і стійкість до стирання, а також зменшує тертя між поверхнями, що сполучаються, допомагаючи зменшити тертя між ними. Армування волокнами може додатково підвищити його міцність на розтяг і стиск.

Завдяки своїй здатності витримувати високі температури, карбід кремнію RB SiC використовується в численних сферах застосування, починаючи від ядерних реакторів і газових турбін і закінчуючи легкими системами балістичної броні, розробленими компанією Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories, які захищають від існуючих і майбутніх загроз. Оскільки він зберігає структурну цілісність при температурі до 1 400 градусів Цельсія, RB SiC відіграє важливу роль у цих системах.

Висока корозійна стійкість

Карбід кремнію (SiC) має чудову корозійну стійкість і не руйнується під впливом високих температур або хімічних речовин, які його роз'їдають, таких як кислоти або луги. Крім того, SiC витримує сильні механічні навантаження, не ламаючись і не деформуючись; хімічні атаки кислот, лугів або розплавлених солей не мають на нього негативного впливу. Крім того, SiC забезпечує ударостійкість, а також має надзвичайно низький коефіцієнт теплового розширення, що захищає його від різких перепадів температури, які спричиняють розтріскування або переломи протягом терміну служби.

Реакційно зв'язаний карбід кремнію (RB SiC) є ідеальним матеріалом для процесів формування майже сітчастої форми, таких як пресування, лиття під тиском та екструзія, оскільки він витримує ці операції з мінімальними змінами розмірів при дотриманні допусків. Виробляється шляхом просочення композитних прекурсорів у пористі преформи перед обробкою високотемпературним піролізом, під час якого рідкий кремній реагує з аморфними частинками вуглецю, утворюючи зв'язки, що підвищують щільність і міцність кінцевого продукту.

Реакційно зв'язаний карбід кремнію довів свою стійкість до корозії від газів згоряння, вугільного шлаку та гарячої золи завдяки утворенню на його поверхні непроникного оксидного шару, який поглинає і дифундує кисень повільніше, ніж вільний Si. Крім того, RB SiC менш вразливий до кислотної або лужної корозії, а також має чудову стійкість до стирання.

Стійкість до високих температур

Реакційно зв'язаний карбід кремнію має виняткову температурну стабільність і хімічну стійкість, що робить його чудовим матеріалом для механічних ущільнень, насосів і дроселів для регулювання потоку, а також зношуваних компонентів у гірничодобувній промисловості. Крім того, низький коефіцієнт теплового розширення дозволяє йому витримувати різкі перепади температури без розтріскування під навантаженням. RB SiC також має високу зносостійкість, що робить його придатним для застосувань, які вимагають високої температурної стійкості, таких як тунельні печі, завдяки здатності витримувати різкі перепади температур без розтріскування від різких температурних перепадів.

Реакційно зв'язаний карбід кремнію (RB SiC) отримують шляхом інфільтрації пористих вуглецевих або графітових преформ розплавленим кремнієм, а потім контролюють їх реакційну здатність по відношенню до вуглецю, щоб обмежити будь-які реакції між кремнієм і вуглецем і уникнути закупорювання пор. Реакційно зв'язаний карбід кремнію може похвалитися видатною точністю розмірів, навіть якщо його виготовляють за допомогою процесів формування, близьких до формування сітки, таких як пресування, лиття під тиском та екструзія.

Компанія Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories розробила вдосконалений процес виробництва матеріалів RB SiC, придатних для високоміцних і високоміцних застосувань, таких як композитні броньові системи. Широкий асортимент продукції RB SiC забезпечує захист від існуючих та нових балістичних загроз.

Висока термічна стабільність

Реакційно зв'язаний карбід кремнію виділяється серед інженерної кераміки своєю неперевершеною термостійкістю, що робить його ідеальним для силових пристроїв, які працюють при високих температурах, оскільки він може витримувати інтенсивне нагрівання без деформації або розм'якшення, заощаджуючи енергію при збільшенні потужності. Крім того, притаманна йому теплопровідність забезпечує енергозбереження при одночасному збільшенні потужності.

Реакційно зв'язаний карбід кремнію виробляється шляхом інфільтрації пористих вуглецевих або графітових преформ рідким кремнієм у контрольованих умовах, щоб забезпечити повну інфільтрацію вуглецю без залишку грубих частинок. Вироблена кераміка містить як оригінальну зернистість SiC з преформи, так і новоутворений SiC, що утворюється під час виготовлення, а також залишковий кремній.

В рамках процесу реакційного зв'язування розплавлений кремній, що проникає в розплав, реагує як з a-SiC, так і з b-SiC, утворюючи щільний ковалентний карбід кремнію. Процес можна ще більше покращити за допомогою добавок карбіду вуглецю або бору, які сприяють силанізації, що призводить до утворення більшої кількості a-SiC, оскільки кремній реагує з ним, створюючи більш щільну і однорідну структуру, ніж звичайні спечені карбіди кремнію.

Реакційно зв'язаний карбід кремнію має чудову зносостійкість, ударостійкість і корозійну стійкість, його можна легко формувати у великі або складні форми, що робить його привабливою альтернативою матеріалам, спеченим гарячим пресуванням і без тиску. Реакційно зв'язаний карбід кремнію може також забезпечувати знижений рівень твердості, одночасно пропонуючи підвищену стійкість до термічних ударів - ідеально підходить для застосувань, де низький рівень твердості може бути прийнятним, але додаткова стійкість до термічних ударів може бути важливою.