Siliziumkarbid-Keramikplatte

Siliziumkarbidkeramik ist ein nicht-oxidischer Keramikwerkstoff, der sich durch hohe Biegefestigkeit sowie außergewöhnliche chemische Beständigkeit und Oxidationsbeständigkeit auszeichnet und sich daher für verschiedene Herstellungsverfahren wie Heißpressen, HIP-Sintern oder reaktionsgebundenes Sintern eignet.

Ballistische Tests zeigten, dass SiC unterschiedlicher Dicke unter Bedingungen schwacher Einspannung wirksam gegen panzerbrechende Geschosse vom Kaliber 7,62 × 54 mm R war, was auf die Selbsteinspannung beschädigter Keramikteile innerhalb der Keramikwerkstoffe zurückzuführen war.

Hochfestes

Siliziumkarbid ist eine hochentwickelte feuerfeste Keramik, die sich durch hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und thermische Stabilität auszeichnet. Dank seines geringen Ausdehnungskoeffizienten bei hohen Temperaturen und der Tatsache, dass es bei Hochtemperatureinsätzen wie in Metallschmelzöfen oder petrochemischen Produktionsprozessen nicht schrumpft, eignet sich Siliziumkarbid hervorragend als Werkstoff für Trennscheiben, Schleifscheiben sowie für Automobilkomponenten und feuerfeste Materialien.

Keramiken aus Siliziumkarbid bieten eine mit Aluminiumoxid- und Titanwerkstoffen vergleichbare ballistische Leistung, halten jedoch höheren Geschwindigkeiten stand. Leider besteht ihre inhärente Schwäche in ihrer geringen Zähigkeit: Die molekularen Strukturen können bei einem Aufprall brechen. Daher sollten solche Keramiken immer nur einmal verwendet werden.

Forscher des Glenn Research Center der NASA haben neue Technologien entwickelt, bei denen oxidfreie SiC-Fasern und -Matrizen kombiniert werden, um die Leistungsfähigkeit von Siliziumkarbid zu steigern. So entstanden Keramikverbundwerkstoffe, die dafür ausgelegt sind, über längere Zeiträume hinweg extremen strukturellen und umgebungsbedingten Bedingungen von bis zu 2700 °C standzuhalten. Diese Keramikverbundwerkstoffe kommen in Hochtemperaturanwendungen zum Einsatz, beispielsweise als Auskleidungen für geschmolzenes Metall und Kohleschlacke in Gasturbinentriebwerken sowie in Heißbauteilen der Automobil-, Maschinenbau- und Öl-/Petrochemieindustrie – was diese Keramikverbundwerkstoffe äußerst vielseitig macht.

Leichtgewicht

Keramikplatten aus Siliziumkarbid gehören zu den leichtesten und härtesten technischen Keramikwerkstoffen. Sie zeichnen sich durch hervorragende Säurebeständigkeit, geringe Wärmeausdehnung und minimale Verschleißfestigkeit aus, wodurch sie sich für Anwendungen eignen, bei denen Erosions- und Verschleißfestigkeit gefragt sind. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich Siliziumkarbid-Platten auch für die Herstellung von Sprühdüsen, Strahldüsen und Zyklonkomponenten.

Siliziumkarbid ist ungiftig und inert, sodass es in einer Vielzahl von Umgebungen sicher eingesetzt werden kann – insbesondere in solchen, die regelmäßig Chemikalien ausgesetzt sind. Darüber hinaus zeichnet sich Siliziumkarbid durch eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit aus, da es im Vergleich zu anderen Werkstoffen weniger anfällig für Beschädigungen ist.

Siliziumkarbid ist aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften ein ideales Material für Körperpanzerungen. Es hält Bedrohungen wie Kugeln, panzerbrechenden Geschossen und Hochgeschwindigkeitsfragmenten stand und ist gleichzeitig abriebfest und chemisch beständig. Darüber hinaus sind Siliziumkarbidplatten im Vergleich zu anderen Panzerungsmaterialien leichter, was dem Träger mehr Bewegungsfreiheit und Komfort bietet.

Stanford Advanced Materials (SAM) bietet eine Auswahl an SiC-Keramikplatten an, die speziell für die hohen Anforderungen der US-Streitkräfte entwickelt wurden. Diese Keramiken bestehen aus einer Mischung aus Siliziumkarbid und Borcarbid, um ein optimales Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht zu erzielen, und wurden gemäß den Standards des National Institute of Justice getestet, um ballistischen Einschlägen sowie Projektilbedrohungen wie Kugeln oder Bomben standzuhalten.

Hochtemperaturbeständigkeit

Siliziumkarbid ist weithin für seine bemerkenswerte Hitzebeständigkeit bekannt, wodurch es sich für zahlreiche industrielle und gewerbliche Anwendungen eignet. Dank seines hohen Schmelzpunkts hält es hohen Temperaturen stand, ohne an Festigkeit zu verlieren, weist auch bei höheren Temperaturen nur geringe Wärmeausdehnungskoeffizienten auf und ist chemisch beständig – Eigenschaften, die Siliziumkarbid in vielen Situationen zur idealen Materialwahl machen.

Elastomere zeichnen sich durch eine hervorragende Abriebfestigkeit aus, wodurch sie sich für Sandstrahlanwendungen eignen, und dank ihres geringen Gewichts stellen sie eine effiziente Alternative zu Stahlblech dar. Darüber hinaus sind sie aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit für den Einsatz in hochtechnologischer militärischer Ausrüstung geeignet.

Obwohl Gummi zahlreiche Vorteile bietet, gibt es einen entscheidenden Nachteil: seine geringe Zähigkeit. Dies könnte seine Schutzwirkung gegen Kugeln beeinträchtigen. Zudem kann Gummi bei einem Aufprall reißen oder zersplittern, was die Schutzwirkung erheblich mindert und möglicherweise den Einsatz mehrerer Schüsse unmöglich macht.

Platten aus reaktionsgebundener Siliziumkarbid-Keramik (SISIC) von Chemshun können durch verschiedene Herstellungsverfahren hergestellt werden, darunter Heißpressen, HIP und reaktionsgebundenes Sintern. Bei letzterem werden Rohlinge auf hohe Temperaturen erhitzt, bevor dichte, verschleißfeste und korrosionsbeständige Platten hergestellt werden, die für zahlreiche industrielle und gewerbliche Anwendungen geeignet sind, wie beispielsweise keramische Hochtemperaturöfen, Abschrecköfen in Stahlwerken, Zyklone zur Materialklassifizierung im Bergbau, Entschwefelungs- und Entstaubungsanlagen für Großkessel und Kraftwerke, pneumatische Förderanlagen für Kohle und Schlacke sowie mechanische Dichtungsanlagen.

Chemische Beständigkeit

Siliziumkarbid ist einer der härtesten, festesten und leichtesten technischen Keramikwerkstoffe auf dem Markt. Da es hohen Temperaturen standhält, ohne unter Druck zu reißen, eignet es sich aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit ideal für industrielle Prozesse mit aggressiven Chemikalien; darüber hinaus zeichnet es sich durch eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit bei minimaler Wärmeausdehnung aus – Eigenschaften, die es zu einer ausgezeichneten Materialwahl für Sprühdüsen in Zyklonen oder für die damit verwendeten Strahldüsen machen.

IPS Ceramics bietet Siliziumkarbidplatten in verschiedenen Qualitäten an, die auf die vielfältigen Anforderungen unterschiedlicher Branchen zugeschnitten sind. Unsere Platten können passgenau auf Ihre Maße zugeschnitten werden und eignen sich daher für zahlreiche verschiedene Anwendungen. Darüber hinaus sind diese ungiftigen und inerten Materialien eine hervorragende Wahl für den Einsatz in einer Vielzahl von Umgebungen.

Platten aus Siliziumkarbid verfügen über die nötige Festigkeit, um hohen Belastungen standzuhalten, und eignen sich daher hervorragend für tragende Anwendungen bei Temperaturen zwischen 1700 °C und 1800 °C. Darüber hinaus sind sie aufgrund ihrer Druck- und Kriechfestigkeit weniger anfällig für Beschädigungen als andere Werkstoffe und eignen sich somit ideal für Anwendungen, bei denen Vibrationen oder Stöße auftreten.

Eine Siliziumkarbidplatte mit seitlicher Begrenzung verbessert die ballistische Leistung zusätzlich, indem sie Splitter aus Keramikbrüchen eindämmt und die Verweildauer erhöht, indem sie deren Bewegung innerhalb der Begrenzung einschränkt, wodurch Schäden minimiert und die Verweildauer verlängert werden.