Siliziumkarbid ist ein äußerst widerstandsfähiges Material, das sich ideal für den ballistischen Schutz, die Abriebfestigkeit und die chemische Stabilität eignet, da das Nitrierungsverfahren eine hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit gewährleistet.
Drucklos gesintertes SiC bietet mehr vorteilhafte Eigenschaften als reaktionsgebundenes SiC: Es ist härter, abriebfester, hat eine bessere Korrosionsbeständigkeit und einen höheren Elastizitätsmodul.
Härte
Siliciumcarbid verfügt über eine Reihe hervorragender physikalischer und chemischer Eigenschaften, die es zu einem unverzichtbaren Element in der modernen Technik und in industriellen Anwendungen machen. Zu diesen Eigenschaften gehören die hohe Temperaturbeständigkeit, die Beständigkeit gegen chemische Korrosion und die strukturelle Stabilität, die seine Funktionalität selbst in den rauesten Betriebsumgebungen gewährleisten.
Die Härte von gesintertem Siliziumkarbid macht es zu einem effektiven Material für den Schutz von Arbeitnehmern in gefährlichen Arbeitsumgebungen. Mit seiner Kombination aus Druckfestigkeit, Elastizitätsmodul und tetraedrischer Struktur erreicht gesintertes Siliciumcarbid eine der höchsten Mohs-Härten weltweit - und übertrifft damit sowohl Diamant als auch Borkarbid! Darüber hinaus ist es aufgrund seiner chemischen Inertheit in der Lage, Angriffen von aggressiven Chemikalien oder Mitteln zu widerstehen, die weniger robuste Materialien angreifen könnten.
Wärmeleitfähigkeit
Die hervorragende Wärmeleitfähigkeit von Siliziumkarbid, seine Widerstandsfähigkeit gegen chemische Angriffe und seine Festigkeit bei hohen Temperaturen machen es zu einer beliebten Wahl für Wafer-Tray-Träger und Paddles in Halbleiteröfen. Darüber hinaus eignet sich dieses Material hervorragend für anspruchsvolle Anwendungen wie die Handhabung von HF-Säuren oder die Verarbeitung seltener Erden.
Die außergewöhnliche Verschleiß- und Erosionsbeständigkeit von Siliciumcarbid ermöglicht den Einsatz in rauen Umgebungen wie Mühlen, Chemieanlagen, Bergwerken und Öfen. Daher findet Siliziumkarbid in vielen verschiedenen Bereichen Anwendung - verschleißfeste Plattenkomponenten (Schieberplatten und Gleitschienen) sowie leichtgewichtige Möbel wie Pfosten, Brennringe, Deckplatten und Absetzplatten sind nur einige Beispiele für die Verwendung dieses vielseitigen Materials.
Die Ergebnisse aus den Experimenten, die mit den feinmaschigen Simulationsmodellen gut vergleichbar sind, sind ermutigend, da die Vorspannung durch Schrumpfung erreicht wird. Zu den bemerkenswerten Trends gehören die Vergrößerung des Lochdurchmessers und der Lochhöhe mit zunehmender Vorspannung aufgrund einer größeren radialen Verweildauer des Impaktors, wodurch mehr Material zwischen die dünne Stirnplatte und den SiC-Kragen gepresst wird.
Korrosionsbeständigkeit
Siliziumkarbid ist ein extrem leichtes, hartes und chemisch beständiges Keramikmaterial. Aufgrund dieser Eigenschaft ist es zum Material der Wahl bei der Herstellung von Industrieanlagen wie Pumpen, Ventilen, Turbinen und Düsen in rauen Umgebungen geworden, da es eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.
Moynihan [30] wies nach, dass sich die ballistische Leistung von dünner SiC-Keramik drastisch verbessert, wenn sie mit einer hochfesten Stahlmanschette gegen eine Rückwandplatte gepresst wird. Dies ist auf die Vorspannung in der Keramikplatte zurückzuführen, die die Ausbreitung von Konusrissen innerhalb der Manschette reduziert und somit den Widerstand gegen ein Eindringen erhöht.
Mithilfe von hochauflösenden CT-Scans von zwei Keramikfliesenproben - C2 (vorgespannt) und C4 (nicht vorgespannt) - untersuchten wir die Auswirkungen der Vorspannung auf ihre Bruchmorphologie. Dies ermöglichte einen direkten Vergleich der Hertz'schen Kegelbildung zwischen den beiden Proben.
Abnutzungswiderstand
Siliziumkarbid ist sowohl gegen Abrieb und Reibungsverschleiß als auch gegen chemische Korrosion beständig und bietet eine lange Lebensdauer in anspruchsvollen Umgebungen wie Mühlen, Expandern und Extrudern. Darüber hinaus zeichnet sich das im festen Zustand drucklos gesinterte SiC durch eine ausgezeichnete Härte, chemische Beständigkeit und thermische Stabilität aus und besitzt einen hervorragenden Elastizitätsmodul für eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität.
Feuerfeste keramische Fliesen, die in Müllverbrennungsanlagen verwendet werden, enthalten in der Regel etwa 90 Gewichtsprozent SiC, das in einer Alumino-Silikat-Matrix gebunden ist, wie in Tabelle 1 dargestellt. Ihre Zusammensetzung und wichtigsten Eigenschaften können hier eingesehen werden.
Röntgenkarten und EDS-Messungen zeigen, dass alkalische Elemente das Gefüge in der Nähe der heißen Seite der Kacheln angreifen, was durch Cristobalit-Peaks angezeigt wird. Die Analyse der Porengrößenverteilung und der offenen Porosität, die mit Hilfe der Intrusions-Quecksilber-Porosimetrie an Proben aus kalten Zonen innerhalb der Verbrennungszonen ermittelt wurde, zeigt, dass dieser Angriff zu porösen Strukturen geführt hat, wie in Abbildung 3 dargestellt, als Beweis für das Eindringen von geschmolzener Schlacke, die zur Auflösung und Dispersion von feuerfesten Materialien führte.
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