Ein Leitfaden für Siliziumkarbid-Keramikplatten

Platten aus Siliziumkarbid gehören aufgrund ihrer Härte und Festigkeit zu den am häufigsten verwendeten Werkstoffen in Industrie und Maschinenbau. In diesem Leitfaden werden ihre vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Anwendungsbereichen vorgestellt.

Siliziumkarbid ist aufgrund seiner Härte, seiner chemischen Beständigkeit und seiner geringen Oxidation bei hohen Temperaturen – sowie seiner außergewöhnlichen Biegefestigkeit – das bevorzugte Allzweckmaterial für Gleitringdichtungen und Pumpenteile.

Keramikplatten aus Siliziumkarbid

Siliziumkarbidplatten sind ein wesentlicher Bestandteil moderner Panzerungslösungen wie ballistischer Schutzschilde und Barrikaden. Sie bieten Schutz vor vielfältigen Bedrohungen wie panzerbrechenden Geschossen und Hochgeschwindigkeitsfragmenten und gewährleisten gleichzeitig einen hervorragenden Schutz vor chemischen Kampfstoffen. Darüber hinaus ermöglicht ihre leichte Bauweise den Soldaten mehr Mobilität und Komfort bei Kampfeinsätzen.

Diese Platten zeichnen sich durch eine außergewöhnliche Festigkeit aus, sind gleichzeitig hochtemperaturbeständig und weniger anfällig für Beschädigungen als andere Werkstoffe. Darüber hinaus sind sie ungiftig und chemisch inert, sodass sie in verschiedenen Umgebungen sicher eingesetzt werden können.

Im Gegensatz zu anderen Keramikwerkstoffen dehnen sich diese Platten bei Erwärmung nicht aus. Sie bestehen aus synthetischem Siliziumdioxid, das während des Sinterprozesses mit Kohlenstoff kombiniert wird, wodurch ein robustes und zugleich elastisches Material entsteht, das gegen chemische Einflüsse und Korrosion beständig ist.

Durch Sintern lassen sich verschiedene Keramikarten herstellen, darunter auch reaktionsgebundenes Siliziumkarbid (RBSC). RBSC wird aufgrund seiner hervorragenden Temperaturwechselbeständigkeit häufig in Heizgeräten wie beispielsweise Ofenauskleidungen eingesetzt. Darüber hinaus wird es aufgrund seiner hohen Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit häufig zu Verschleißteilen wie Schleifscheiben und Gleitringdichtungen verarbeitet; zudem kann es mit anderen Werkstoffen wie Titan zu hochentwickelten Keramikverbundwerkstoffen kombiniert werden.

Anwendungen

Keramikplatten aus Siliziumkarbid sind wesentliche Bestandteile moderner Schutzausrüstung und gepanzerter Fahrzeuge und bieten außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit gegen verschiedene Bedrohungen. Ihre extreme Härte, ihre leichte Bauweise und ihr hervorragender Schutz machen sie unverzichtbar. Sie sind widerstandsfähig gegen starke Stöße und Abrieb sowie gegen Korrosion und Wärmeausdehnung; darüber hinaus sind sie toxikologisch unbedenklich und pflegeleicht – Eigenschaften, die Siliziumkarbid-Keramikplatten zu unverzichtbaren Komponenten machen.

Siliziumkarbidkeramiken gehören zu den vielseitigsten technischen Keramiken auf dem Markt und finden Anwendung in Branchen, die hohe Leistungsanforderungen stellen – wie beispielsweise im 3D-Druck, in der Ballistik, in der chemischen Produktion, in der Energietechnik und in der Energiespeichertechnik. Darüber hinaus zeichnen sich Siliziumkarbidkeramiken durch eine hervorragende Verschleißfestigkeit und ausgezeichnete Formstabilität aus.

Bei ballistischen Tests muss ein Großteil der kinetischen Energie des Projektils durch Bruch und Zersplitterung der Keramik abgebaut werden, wodurch ein Großteil ihrer Härte und Druckfestigkeit verbraucht wird. Daher ist die Auswahl einer Keramik mit hoher Bruchzähigkeit und Härte von entscheidender Bedeutung.

Eine wirksame Lösung ist ein Metall-Keramik-Verbundwerkstoff (MMC). Diese Art von Panzerung besteht sowohl aus keramischen als auch aus metallischen Komponenten, wobei die Metallkomponente die Rissausbreitung hemmt oder stoppt, indem sie ihre Oberflächen plastisch verformt und jegliches Risswachstum im Keramikmaterial plastisch verformt. MMCs bieten in dieser Hinsicht einen bis zu fünfmal höheren Schutz als monolithische Keramiken.

Merkmale

Keramikplatten aus Siliziumkarbid weisen je nach Herstellungsverfahren einzigartige Eigenschaften auf. Reaktionsgebundenes Siliziumkarbid (SiSiC) zeichnet sich beispielsweise durch hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen bei minimalem Kriechen sowie durch hervorragende Beständigkeit gegen Beschädigungen und chemische Korrosion aus; darüber hinaus hält es Temperaturschocks von bis zu 1400 °C stand, ist elektrisch halbleitend und zeichnet sich durch einen beeindruckend niedrigen Ausdehnungskoeffizienten sowie geringe Ausdehnungsverhältnisse aus.

Dank ihrer hohen Härte und Verschleißfestigkeit eignen sich SiSiC-Platten hervorragend für Trenn- und Schleifscheiben, feuerfeste Werkstoffe, Keramikbeschichtungen und Halbleitersubstrate sowie für Industrieanlagen wie Gleitringdichtungen und Pumpen, Halbleiterfertigungsanlagen, elektrische Isolierplatten und verschleißfeste Bauteile.

Ballistische Tests zeigten, dass die Platte gegenüber Geschossen der Stufen III und III+ eine außergewöhnliche Leistung erbrachte. Dies ist auf die hohe Härte der Keramik zurückzuführen, die dazu führte, dass sie im Scherbruchmodus statt im Biegebruchmodus brach, wodurch weniger Energie des Projektils absorbiert wurde, die Aufprallkraft auf die Ziele weiter verringert wurde und kleinere Fragmente entstanden, die die Durchschlagskraft noch weiter reduzierten. Darüber hinaus sorgten ihre Druck- und Scherfestigkeiten trotz auftretender Brüche für eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen das Eindringen, wobei die hohen Druck- und Scherfestigkeiten als Begrenzungsfaktoren für beschädigte Teile wirkten, was konsistente Ergebnisse über verschiedene Dicken und Schadensstufen hinweg ermöglichte – über verschiedene Keramikdicken und Schadensstufen hinweg, über verschiedene Dicken und Schadensstufen hinweg, über verschiedene Dicken und Schadensstufen/Schadensstufen/Schadensstufen hinweg. Dieser Effekt war über verschiedene Dicken und Schadensstufen hinweg konsistent, ohne Abweichungen bei den verschiedenen Dicken, Schadensstufen, Schadensstufen, Dicken, Schadensstufen, Schadensstufen/Schadensstufen/Schadensstufen.Stufen bei verschiedenen Keramikdicken/Schadensgraden/Schadensgraden/Schadensgraden/Schadensgraden konsistente Ergebnisse über verschiedene Dicken/Schadensgrade hinweg, ohne Abweichungen zwischen den Ergebnissen bei unterschiedlichen Keramikdicken/Schadensgraden/Schadensgraden/Schadensstufen, was die Durchschlagskräfte des Projektils weiter erhöhte, wenn Aufprallkräfte auf die Ziele einwirkten, da die Fragmentierung eine stärkere Zersplitterung bewirkte als die Aufprallkraft selbst; die weitere Fragmentierung reduzierte die Gesamtaufprallkraft auf die Ziele zusätzlich, da die Fragmentierung weitere Bruchfragmentierung verursachte; zusätzlich verursachte dies weitere Fragmentierung aufgrund von Fragmentierungsprozessen, die an den Zielen abliefen, da die Fragmentierung die Aufprallkräfte verringerte, während die Durchdringung die Gesamtaufprallkraft auf das Ziel verringerte; in ähnlicher Weise war dieses Ergebnis über alle verwendeten Dicken und Schadensstufen hinweg konsistent, unabhängig von den unterschiedlichen Keramikdicken und Schadensstufen, die gegen die Projektile eingesetzt wurden. Dieses Ergebnis war über alle gegen das Eindringen von Projektilen verwendeten Dicken hinweg konsistent; folglich war es auch über alle gegen die ausgeübten Eindringkräfte verwendeten Dicken hinweg konsistent. Dieses Ergebnis war über alle verwendeten Keramikdicken und Schadensgrade hinweg konsistent; durchgängig nahmen bei verschiedenen Dicken und Schadensgraden mit zunehmendem Eindringen des Projektils in das Ziel die Kräfte zu, was zu einer Verringerung der Gesamtaufprallkraft führte, was wiederum die Gesamtkraftreduktion abseits des Ziels verringerte und die Gesamtaufprallkräfte weiter reduzierte. Dieses Ergebnis wurde weiter reduziert, wenn die Durchdringung weiter verringert wurde; der Widerstand gegen Projektildurchdringungskräfte stieg weiter an, gemessen an den Durchdringungskräften über verschiedene verwendete Dicken- und Schadensgrade hinweg sowie über die gesamten Dicken- undsowie den verwendeten Schadensgraden, was den Widerstand gegen Projektil-Eindringkräfte im Gegensatz zu erhöhten Projektil-Eindringgraden ermöglichte, die über verschiedene Keramikdicken und Schadensgrade hinweg bei Projektil-Eindringkräften angewendet wurden, wie ebenfalls erwartet. Im Vergleich über Dicken/Schadensstufen usw. im Vergleich zu den Durchdringungskräften von Projektilen bei verschiedenen Dicken/Schadensstufen, die gegen Projektildurchdringungskräfte eingesetzt wurden, war der Widerstand gegen die Durchdringungskräfte von Projektilen konsistent und konsistent. Dieses Ergebnis war konsistent über verschiedene Dicken/Schadensstufen usw. im Vergleich zur Durchdringung; der Widerstand gegen die Durchdringungskräfte von Projektilen war konsistent und konsistent. Dieses Ergebnis war konsistent über verschiedene Dicken/Schadensstufen usw. im Vergleich zur Durchdringung; der Widerstand gegen die Durchdringungskräfte von Projektilen war konsistent und konsistent. Dieses Ergebnis war konsistent über verschiedene Dicken/Schadensstufen usw. im Vergleich zur Durchdringung; der Widerstand gegen die Durchdringungskräfte von Projektilen war konsistent und konsistent. Dieses Ergebnis war konsistent über verschiedene Dicken/Schadensstufen usw. im Vergleich zur Durchdringung; der Widerstand gegen die Durchdringungskräfte von Projektilen war konsistent und konsistent. Dieses Ergebnis war konsistent über verschiedene Dicken/Schadensstufen usw. im Vergleich zur Durchdringung; der Widerstand gegen die Durchdringungskräfte von Projektilen war konsistent und konsistent. Dieses Ergebnis war konsistent über verschiedene Dicken/Schadensstufen usw. im Vergleich zur Durchdringung; der Widerstand gegen die Durchdringungskräfte von Projektilen war konsistent und konsistent. Dieses Ergebnis war konsistent über verschiedene Dicken/Schadensstufen usw. im Vergleich zur Durchdringung; der Widerstand gegen die Durchdringungskräfte von Projektilen war konsistent und konsistent. Dieses Ergebnis war konsistent über verschiedene Dicken/Schadensstufen usw. im Vergleich zur Durchdringung; der Widerstand gegen die Durch vs. usw. vs. Durchdringung; durchgängig durchgängig. Dieses Ergebnis ist über verschiedene Dicken hinweg konsistent vs. usw. vs. Widerstand. Dieses Ergebnis über Dicken usw. vs.

Materialien

Siliziumkarbidkeramik ist ein hochmoderner Werkstoff, der aufgrund seiner hervorragenden chemischen Beständigkeit, Temperaturstabilität und thermischen Ausdehnungseigenschaften in zahlreichen Industriezweigen weit verbreitet ist. Da er zudem sehr hart und langlebig ist, eignet er sich ideal für die Herstellung von kugelsicheren Helmen und Westen, die vor ballistischen Bedrohungen wie Kugeln und Splitter schützen.

Keramische Panzerplatten bestehen in der Regel aus einem Verbundwerkstoff, der die kugelsicheren Eigenschaften von SiC mit weiteren Elementen wie Borcarbid oder Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE) kombiniert. Diese Kombination verbessert die Flexibilität, die Schlagfestigkeit und die Gesamtleistung des Schutzschildes.

Gesintertes SiC, wie beispielsweise die Marke „Hexoloy“ von Saint-Gobain, wird hergestellt, indem Rohstoffe zu Granulat geschmolzen und anschließend unter hohen Temperaturen und hohem Druck mithilfe verschiedener Formgebungsverfahren miteinander verschmolzen werden, wodurch vollständig verdichtete Keramiken mit außergewöhnlicher Temperaturbeständigkeit im Endanwendungsbereich entstehen.

Reaktionsgebundenes SiC (RBSiC), allgemein als RBSiC bezeichnet, wird durch Reaktionssintern von porösem Kohlenstoff-Ausgangsmaterial mit geschmolzenem Silizium hergestellt. Das Ergebnis ist eine äußerst reine Keramik, die eine hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit aufweist – ideal für Bauteile wie Ofenauskleidungen. Oxidgebundenes SiC stellt jedoch eine kostengünstige Alternative dar und kann für Bauteile geeignet sein, die Temperaturen zwischen 1300 °C und 1350 °C (2500 °F) ausgesetzt sind. Beide Varianten von RBSiC zeichnen sich durch unglaubliche Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit aus, was sie zu hervorragenden Begleitern in ihren Anwendungsbereichen macht!