Exzellenz in der Luft- und Raumfahrt mit gesintertem Siliziumkarbid

Hochentwickelte Werkstoffe wie Graphit und gesintertes Siliziumkarbid (SSiC) sind in Branchen, die Effizienz, Voraussicht und Widerstandsfähigkeit erfordern, unverzichtbar. SSiC ist eine extrem harte und widerstandsfähige Keramik, die hohen Temperaturen, Korrosion und Oxidation gut standhält.

Reaktionsgehärtetes und gesintertes SSiC wird in zwei unterschiedlichen Verfahren hergestellt. Das Sintern, bei dem der Grünling durch Anwendung von Druck und Temperatur verdichtet wird, unterscheidet sich erheblich.

Stärke und Langlebigkeit

Siliziumkarbid ist eines der härtesten synthetischen Materialien mit einer Mohshärte von 9, die mit der von Diamant vergleichbar ist. Darüber hinaus ist es aufgrund seiner Eigenschaften extrem widerstandsfähig und korrosionsbeständig und kann hohen Temperaturen und Verschleißbedingungen standhalten.

Gesintertes Siliziumkarbid wird mit Hilfe fortschrittlicher Produktionstechniken, dem Sintern, hergestellt. Die Rohstoffe werden zu feinem Pulver gemahlen, mit nichtoxidischen Bindemitteln gemischt und durch herkömmliche keramische Formgebungsverfahren (Strangpressen für Rohre; kaltisostatisches Pressen für Platten und Blöcke) verarbeitet, bevor sie in einer inerten Atmosphäre bei hohen Temperaturen gesintert werden.

Blasch ULTRON SiC ist eine direkt gesinterte Sorte mit überragender Festigkeit, die auch bei hohen Temperaturen konstant bleibt und im Vergleich zu reaktionsgebundenen SiC-Sorten überlegene Leistungen bietet. Darüber hinaus eignet sich SSiC aufgrund seiner außergewöhnlichen Beständigkeit gegen chemische Angriffe und hohen Druck ideal für Werkstücke wie Dichtungsringe und Gegenlaufflächen, die für Dichtungsanwendungen mit harten Oberflächenpaaren verwendet werden, sowie für CMM-Brücken, Z-Achsen und Lageregelungssysteme aufgrund seiner spezifischen Steifigkeit und leichten Eigenschaften.

Leichtgewicht

Da die Luft- und Raumfahrtindustrie immer höhere Standards in Bezug auf Effizienz, Leistung und Nachhaltigkeit anstrebt, sind fortschrittliche Werkstoffe wie gesintertes Siliziumkarbid von unschätzbarem Wert für sie. Ihr Erfolg unter rauen Bedingungen zeugt von technologischer Kompetenz und dem Engagement für die Gestaltung einer von Spitzenleistungen geprägten Zukunft der Luft- und Raumfahrt.

Die geringe Dichte von SSiC macht es zu einem idealen Werkstoff für Triebwerkskomponenten, der die Treibstoffeffizienz erhöht und gleichzeitig das Gewicht des Flugzeugs reduziert. Darüber hinaus widersteht es aufgrund seiner Beständigkeit gegen Temperaturschocks und mechanische Ermüdung hohen Temperaturen sowie der Aufnahme von Feuchtigkeit und Weltraumstrahlung.

Das Sintern ist ein anspruchsvoller Prozess. Hochreine Siliciumcarbidpulver werden bei extremen Temperaturen in einer kontrollierten Umgebung verdichtet, bis sie eine extrem hohe Dichte erreichen. Dies führt zu einem außergewöhnlich dichten Material, dessen Wärmeausdehnungseigenschaften denen von Silicium nahe kommen, was SSiC zu einem hervorragenden Kandidaten für den Einsatz bei hohen Temperaturen macht. Darüber hinaus kann dieses Verfahren Zusätze wie Bornitrid (ein elektrischer Isolator) enthalten, um einen hohen elektrischen Widerstand für maximale elektrische Leitfähigkeit zu erreichen.

Korrosionsbeständigkeit

Das gesinterte Siliziumkarbid Purebide von Morgan ist für maximale Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit in einer Vielzahl von Umgebungen ausgelegt. Härte, Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit sorgen für optimale Leistung in rauen industriellen Anwendungen.

Die Korrosionsbeständigkeit kann durch den Zusatz von freiem Graphit zum Material erhöht werden, was die Schmierfähigkeit erhöht und mehr Kontakt zwischen den Paaren ermöglicht. Dies führt zu einer größeren PV-Fähigkeit zwischen den Hartflächen sowie zu einer besseren Beständigkeit gegen chemische und abrasive Korrosion.

Reaktionsgebundenes SiC wird durch Infiltration von Kohlenstoff-SiC-Gemischen mit flüssigem Silizium hergestellt, das reagiert und mehr SiC bildet. Während reaktionsgebundenes SiC im Vergleich zu gesintertem Siliciumcarbid eine geringere Härte und Festigkeit aufweist, ist es aufgrund seiner schnellen Temperaturschwankungen für Anwendungen mit Temperaturwechselbeständigkeit geeignet.

Gesintertes Siliciumcarbid ist dichter als sein reaktionsgebundenes Gegenstück, so dass es während des Sinterns höhere Temperaturen vertragen kann. Aufgrund dieser Eigenschaft ist gesintertes Siliciumcarbid ein idealer Werkstoff für Gleitringdichtungen in Trockengasanwendungen.

Wärmeleitfähigkeit

Die hohe Wärmeleitfähigkeit von SSiC trägt dazu bei, dass Bauteile in der Luft- und Raumfahrt sowohl Gewicht einsparen als auch die Leistung verbessern, z. B. bei Gleitringdichtungen. Beispielsweise haben sich Kohlenstoff-Gleitringdichtungen aus diesem Material als äußerst hilfreich erwiesen, um die Schmierfähigkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Druckgeschwindigkeitskapazität zwischen hartbeschichteten Gleitpaarungen zu steigern.

SSiC zeichnet sich durch seine Kombination von Wärmeleitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Härte aus - zwei Eigenschaften, die es für Anwendungen in rauen Umgebungen mit Chemikalien oder abrasiven Materialien geeignet machen. Dies macht SSiC zum idealen Material für den Einsatz unter diesen rauen Bedingungen.

Reaktionsgebundene Siliciumcarbidkeramik wird hergestellt, indem Presslinge aus SiC und Kohlenstoff mit flüssigem Silicium infiltriert werden, so dass es sich mit den ursprünglichen SiC-Teilchen verbindet. Alternativ kann diese Form auch durch herkömmliche keramische Formgebungsverfahren mit nichtoxidischen Sinterhilfsmitteln für nichtoxidische Sinterhilfsmittel hergestellt werden, die mit hochreinen Siliciumcarbidpulversinterhilfsmitteln ohne oxidreduzierende Mittel als nichtoxidische Sinterhilfsmittel verwendet werden; beide Formen bieten eine höhere Festigkeit, eine bessere Korrosionsbeständigkeit sowie eine geringere Wärmeleitfähigkeit als direkt gesinterte SSiC-Formen, bei denen Rohpulver in Nanogröße verwendet wird, während bei direkt gesinterten Formen Pulver in Mikrongröße verwendet wird, das im Vergleich zu seinem Gegenstück eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist.