Siliziumkarbid-Platten

Siliziumkarbidplatten (SiC) haben sich aufgrund ihrer überragenden Festigkeit, Abriebfestigkeit, Leichtigkeit und chemischen Beständigkeit zu einem unverzichtbaren Industriematerial entwickelt. Sie kommen häufig in Anwendungen zum Einsatz, die sowohl hohe Festigkeit als auch geringes Gewicht und chemische Beständigkeit erfordern – allesamt Merkmale, die für die Zuverlässigkeit eines modernen Unternehmens stehen.

Ballistischer Schutz: SiC-Platten bieten ballistischen Schutz vor verschiedenen Bedrohungen wie Kugeln, panzerbrechenden Geschossen und Hochgeschwindigkeitsfragmenten. Wenn sie in Schutzwesten für Militärangehörige und Strafverfolgungsbeamte integriert werden, bieten sie einen noch besseren Schutz vor diesen Gefahren.

Härte

Siliziumkarbid (SiC) ist ein extrem festes und hartes Material, das hohen Temperaturen und Drücken sowie Verschleiß und Korrosion standhält und sich daher hervorragend für industrielle Anwendungen eignet. Platten aus SIC können mithilfe verschiedener Verfahren hergestellt werden – Rekristallisation, Sintern oder Reaktionsbinden sind nur einige davon –, wodurch eine individuelle Anpassung an spezifische Anwendungsanforderungen möglich ist.

Die Härte von Werkstoffen lässt sich durch Messung der zur Verformung erforderlichen Kraft bestimmen. Dies erfolgt in der Regel mittels eines Härtetests, bei dem ein spitzer oder abgerundeter Eindringkörper unter im Wesentlichen statischer Belastung in die Oberfläche gedrückt und anschließend untersucht wird, um den Härtewert auf Skalen wie Rockwell oder Brinell zu ermitteln.

Metalle zeigen in der Regel eine plastische Verformung, wenn sie mechanischer Beanspruchung ausgesetzt sind; bei Keramiken ist dies nicht der Fall, was den Prüfprozess komplexer macht. Eine Härtemessung kann dennoch als Bewertungsmethode herangezogen werden, um die Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen sowie die Festigkeit von Keramikwerkstoffen zu beurteilen.

Die Art und die Prüfkraft des Eindringkörpers können einen erheblichen Einfluss auf die Ergebnisse haben, ebenso wie die Qualität der Oberflächenvorbereitung und Oberflächenfehler oder -beschädigungen, die die Ergebnisse der Härtemessung beeinflussen. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, diesen Kompromiss vor der Auswahl eines Eindringkörpers zu verstehen.

Leichtgewicht

Siliziumkarbidplatten bieten ein ideales Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und eignen sich daher für den Einsatz im Bereich des ballistischen Schutzes. Im Vergleich zu Alternativen aus Stahl oder Bor ist Siliziumkarbid dreimal leichter, ohne dass dabei die Leistung bei ballistischen Tests beeinträchtigt wird – ein wichtiger Aspekt, da Panzerplatten gemäß den NIJ-Standards sechs aufeinanderfolgende Schüsse aushalten müssen.

Siliziumkarbid ist ein strapazierfähiges und zugleich leichtes Material mit ausgezeichneter Temperaturbeständigkeit und geringer Wärmeausdehnung, wodurch es sich für Anwendungen wie Ofenauskleidungen und Schneidwerkzeuge eignet, bei denen Korrosionsbeständigkeit und hohe Härte gefragt sind. Darüber hinaus eignet es sich aufgrund seiner Eigenschaften als Material mit großer Bandlücke für Hochtemperatur-Gassensoren und Strahlungsdetektoren.

Sic-Platten bieten sowohl ballistischen als auch thermischen Schutz und sind daher eine wertvolle Wahl für Militärfahrzeuge, Flugzeuge und Hubschrauber sowie für Schutzschilde und Barrikaden, die von Strafverfolgungs- und Sicherheitskräften eingesetzt werden. Dank ihrer Robustheit halten sie dem Durchschlag von Projektilen aus Handfeuerwaffen stand und schützen gleichzeitig Menschen und Ausrüstung vor Terroranschlägen, Geiselnahmen und anderen Hochrisikoereignissen; die Schutzschilde können sogar panzerbrechende Geschosse aus Fahrzeugen abwehren! Zudem trägt ihr geringes Gewicht dazu bei, den Kraftstoffverbrauch und die Wartungskosten erheblich zu senken!

Chemische Beständigkeit

Platten aus Siliziumkarbid zeichnen sich durch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus und eignen sich daher ideal für den Einsatz mit aggressiven Chemikalien oder bei hohen Temperaturen, ohne dass es zu Rissen oder Materialverschleiß kommt – ein Vorteil in anspruchsvollen industriellen Prozessen wie der chemischen Verarbeitung oder der Öl- und Gasverarbeitung.

SiC-Feuerfestplatten sind in einer Vielzahl von Größen, Stärken und Formen erhältlich, um Ihren Anwendungsanforderungen gerecht zu werden. Zudem lassen sie sich mit Standard-Bearbeitungswerkzeugen einfach montieren – und eignen sich sowohl für Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität als auch für solche mit höherer Viskosität.

Sic-Platten zeichnen sich durch eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aus, und dank ihres geringen Ausdehnungskoeffizienten eignen sie sich für Hochtemperaturanwendungen. Damit sind sie eine ausgezeichnete Wahl als feuerfeste Platten für eine Vielzahl industrieller Anwendungen, wie beispielsweise Keramiköfen, Töpferöfen und Schleifscheibenöfen. Darüber hinaus haben sich SIC-Feuerfestplatten auch als Auskleidung in Kohle- und Heizölöfen sowie als Rauchabscheiderplatten in Behältern der metallurgischen Industrie bewährt.

Obwohl SiC-Platten korrosionsbeständig sind, ist ihre Lebensdauer unter bestimmten Bedingungen dennoch begrenzt. So können sie beispielsweise stark in ihrer Funktionsfähigkeit beeinträchtigt werden, wenn sie geschmolzenen Salzen wie NaCl, KCl, Na₂SO₄ und NaVO₄ ausgesetzt sind. Um diesem Problem entgegenzuwirken, können Schutzbeschichtungen Abhilfe schaffen. Eine Cr-Schicht kann eine SiC-Platte vor dem Auflösen in flüssigem Na₂SO₄ schützen und gleichzeitig die Haftung am Substrat sowie die Festigkeit der Korngrenzen verbessern.

Wärmeleitfähigkeit

Siliziumkarbidplatten sind ein äußerst vielseitiges Material, das in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt werden kann. Dank ihrer Eigenschaften sind sie abriebfest und säurebeständig, dabei jedoch leicht und verfügen über eine hohe Wärmeleitfähigkeit – ideale Eigenschaften für Strahldüsen oder andere Anwendungen, bei denen Abrieb auftritt, wie beispielsweise Strahldüsen. Stanford Advanced Materials (SAM) bietet eine Auswahl an SiC-Platten an, die speziell für diese Einsatzzwecke wie Sprühdüsen und Zyklonkomponenten entwickelt wurden.

SiC-Einkristalle weisen bei Raumtemperatur eine Wärmeleitfähigkeit von 490 W/m K⁻¹ auf; da es sich jedoch um ein polykristallines Material handelt, nimmt seine Wärmeleitfähigkeit aufgrund von Defekten wie Hohlräumen oder Korngrenzenphasen im Gitter ab, die zu Phononenstreuungsvorgängen führen. Um die Wärmeleitfähigkeit von SiC-Produkten zu optimieren, ist es entscheidend, dass die beim Sintern verwendeten Oxidzusätze auf ein absolutes Minimum beschränkt werden.

Zudem wirken sich die Partikelgrößen von SiC auf dessen thermische Eigenschaften aus. Eine aktuelle Studie hat dies anhand von bimodalen Partikelvorformen gezeigt, die eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweisen als monomodale – was darauf hindeutet, dass die Bildung der b-SiC-Phase während des Sinterns die thermischen Eigenschaften von SiC beeinträchtigen könnte.

Die Neutronenbestrahlung von Hüllen auf SiC-Basis beeinflusst deren Mikrostruktur, was zu Veränderungen der Wärmeleitfähigkeit führt. Eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit kann die Temperaturgradienten über die Dicke hinweg im Brennstoff verringern, was zu einer schnelleren Wechselwirkung zwischen Pellet und Hülle sowie zu geringeren inneren Spannungen in den Hüllen führt.