Piikarbidilevyn edut

Piikarbidilevyt (joita kutsutaan yleisesti karborundiksi) tarjoavat luotettavaa ja kestävää suojaa niin sotilas-, ilmailu- ja avaruusteollisuuden kuin teollisuuden sovelluksissakin. Niiden poikkeuksellisten mekaanisten, lämpö- ja kemiallisten ominaisuuksien yhdistelmä estää panssariammuksia ja suurinopeuksisia sirpaleita aiheuttamasta vammoja tai tuhoja.

SiC-levyt ovat kovuudeltaan verrattavissa timanttiin ja kestävät voimakasta kulumista ja korroosiota; niillä on erinomainen lämmönjohtavuus ja alhainen lämpölaajenemiskerroin.

Kovuus

Piikarbidi (SiC) on kova materiaali, jolla on poikkeuksellisen hyvä lujuus-painosuhde. Tämän ominaisuuden ansiosta SiC sopii käytettäväksi sovelluksissa, joissa vaaditaan sitkeyttä ja kulutuskestävyyttä, kuten luodinkestävissä liiveissä tai ruiskusuuttimissa, ja se tarjoaa samalla erinomaiset lämpöominaisuudet sekä suojan happojen aiheuttamaa korroosiota vastaan.

SiC:n kovuus johtuu sen ainutlaatuisesta rakenteesta. Se koostuu tiiviisti sidotuista pii- ja hiiliatomeista, jotka muodostavat tetraedrisia rakenteita ja ovat sitoutuneet järjestäytyneeseen kidehilaan. Nämä tetraedrit muodostavat matriisin sisällä vahvoja kovalenttisia sidoksia, jolloin syntyy erittäin tiheä materiaali, jolla on sintrauksen jälkeen erinomainen lujuus ja sitkeys. Se on verrattavissa vain timanttiin ja ylittää volframikarbidin ja alumiinioksidien lujuuden. Tämä rakenne luo erittäin tiheitä materiaaleja, joilla on ylivoimainen lujuus ja sitkeys sintratuissa materiaaleissa, joiden kovuus on verrattavissa vain timanttiin ja jotka ylittävät nämä kaksi muuta materiaalia sintratussa muodossaan. SiC on kovuudeltaan timantin veroisia sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja sintrattuja joka on vastaava tai ylittää volframikarbidin ja alumiinioksidien kovuuden sintratussa tilassa. SiC:n kovuus on sintratussa tilassa jopa vastaava tai ylittää volframikarbidin ja alumiinioksidien kovuuden; sen kovuus ylittää sekä volframikarbidin että alumiinioksidien kovuuden sintratussa muodossa, mikä tekee SiC:stä erittäin tiheän materiaalin, jolla on poikkeuksellinen lujuus ja sitkeys jopa sintratussa muodossa, kun taas sen kovuus ylittää volframikarbidien ja alumiinioksidien kovuuden sintratussa muodossa; sen kovuus ylittää jopa molempien.

Kaupallisesti valmistetut monikiteiset SiC-levyt työstetään ennen sintrausta, jotta niiden pinta on virheetön eikä se halkeile tai murtu korkeissa lämpötiloissa tapahtuvan polttamisen aikana. Monet teollisuuden tulenkestävien materiaalien valmistajat ovat erikoistuneet piikarbidin tuotantoon näitä keraamisia osia varten, ja ne voivat auttaa sinua selvittämään, mikä materiaalilaatu sopii parhaiten juuri sinun käyttötarkoitukseesi.

Piikarbidilevyt voidaan valmistaa erilaisilla menetelmillä, kuten kuumapuristuksella, kuumaisostaattisella puristuksella ja reaktiosidoksisella sintrauksella. Näissä menetelmissä raakakappaleet, jauheet ja sideaineet kuumennetaan korkeisiin lämpötiloihin ennen sintrausta, jolloin lopputuloksena saadaan valmiita komponentteja, jotka koostuvat joko monikiteisestä piikarbidista tai monikiteisen ja yksikiteisen piikarbidin seoksesta.

Korroosionkestävyys

Piikarbidilevyt ovat erittäin kestäviä ja niillä on poikkeuksellinen korroosionkestävyys. Tämä pätee erityisesti teollisuuskäyttöön tarkoitettuun piikarbidiin, joka kestää äärimmäisiä lämpötiloja aiheuttamaa kulumista sekä äärimmäisistä lämpötiloista johtuvaa korroosiota. Lisäksi piikarbidilla on erinomaiset kemialliset stabiilisuus- ja mekaaniset lujuusominaisuudet, joiden ansiosta se sopii happamiin prosessiympäristöihin, sillä sen kulutuskestävyys on yhtä hyvä kuin ruostumattomalla teräksellä.

Teollisuuskäyttöön tarkoitettu piikarbidi kestää palokaasujen, kuonan ja tuhkan aiheuttamaa korroosiota sen pinnalle muodostuvan suojaavan oksidikerroksen ansiosta. Tämä pinnoite estää hapen diffuusion, mikä johtaa paraboliseen reaktiokinetiikkaan; lisäksi se heijastaa säteilyä korkeissa lämpötiloissa, minkä ansiosta materiaali ei kuluta niin helposti altistuessaan kuumille kaasuille.

Piikarbidilevyt tunnetaan laajalti korroosionkestävyydestään ja lämpöshokkikestävyydestään, minkä ansiosta ne soveltuvat moniin lämpökäsittelyteollisuuden sovelluksiin, kuten sintraukseen, taontaan ja uunipolttoon. Piikarbidilevyt ovat erinomaisia lieventämään lämmönvaihtimissa esiintyviä ympäristöriskejä, kuten SR-kuori- ja putkityyppisissä sekä SE-lohkotyyppisissä lämmönvaihtimissa, joissa voi esiintyä korkeita sekoituslämpötiloja yhdistettynä aggressiivisiin olosuhteisiin, kuten korroosioon tai eroosioon; lisäksi ne ovat ihanteellisia korkean puhtauden ja matalan laimennuksen prosessiolosuhteisiin sekä sovelluksiin, joissa vaaditaan erinomaista mekaanista lujuutta yhdistettynä poikkeuksellisiin lämpöshokkikestävyysominaisuuksiin.

Lämmönjohtavuus

Piikarbidilevyn Mohsin kovuusluokitus on erinomainen, 9, ja sen lämmönjohtavuus on loistava, minkä ansiosta se sopii sovelluksiin, joissa tarvitaan nopeita lämmitys- ja jäähdytysjaksoja. Lisäksi piikarbidilevyt muodonmuuttuvat vain vähän äärimmäisissä lämpötiloissa.

Piikarbidijauhe sintrataan korkeissa lämpötiloissa, jolloin syntyy erittäin kova keraaminen materiaali, joka kestää korroosiota, kulumista ja äärimmäisiä lämpötiloja, minkä ansiosta se soveltuu käytettäväksi ballistisessa suojauksessa, leikkuutyökaluissa ja kemian tuotantolaitteissa.

Piikarbidia käytetään myös laajalti uunien ja muiden teollisuuslaitteiden tulenkestävien materiaalien valmistuksessa sekä puolijohde-elektroniikassa – jossa sitä alettiin käyttää ensimmäisen kerran vuonna 1907. Vaikka piikarbidia esiintyy luonnossa vain harvoin – pieninä määrinä tietyntyyppisissä meteoriiteissa sekä korundiesiintymissä ja kimberliittikaivoksissa – suurin osa nykyisin myytävästä piikarbidista tuotetaan synteettisesti kuumapuristuksen tai reaktiosidoksisen sintrausprosessin avulla.

Puolustusvoimat ovat jo pitkään käyttäneet piikarbidia panssarivaunujen ja panssaroitujen miehistönkuljetusajoneuvojen panssaroinnin vahvistamiseen sekä suojakilpien ja barrikadien rakentamiseen mellakantorjunnassa, panttivankien pelastusoperaatioissa ja muissa kriisitilanteissa. Nämä suojamuurit pystyvät pysäyttämään luodit ja samalla vaimentamaan niiden liike-energian, jolloin luodit eivät kimpoa.

Kevyt

Piikarbidista valmistettu panssarilevy on kevyt verrattuna muihin panssarimateriaaleihin, minkä ansiosta sen käyttäjät voivat liikkua helposti ja toimia tehokkaasti vaarallisissa ympäristöissä. Lisäksi sen korkea kestävyys sekä korroosion- ja äärilämpötilankestävyys takaavat, että se säilyttää lujuutensa ja kestävyytensä pitkään.

Ennen boorikarbidin keksimistä vuonna 1929 piikarbidi tunnettiin yhtenä kovimmista tunnetuista synteettisistä materiaaleista. Sen Mohsin kovuusluokitus on verrattavissa timanttiin, ja murtumisominaisuuksiensa ansiosta se sopii erinomaisesti hioma- ja katkaisulaikkojen materiaaliksi; lisäksi sitä käytetään usein tulenkestävissä materiaaleissa sekä sähköeristyslevyissä.

Piikarbidi on nopeasti noussut ensisijaiseksi keraamiseksi materiaaliksi sotilaskäyttöön tarkoitetuissa AP-luokitelluissa suojaliiveissä, sillä sen suorituskyky-painosuhde on erinomainen kaikkia uhkia vastaan. Saint-Gobainin Hexoloy-tuotemerkin reaktiosidottu piikarbidi ylitti alumiinioksidin suorituskyvyn selvästi ballistisissa iskukokeissa ja paransi merkittävästi moni-iskunkestävyyttä teräs- ja volframikarbidiytimillä varustettujen uhkien kohdalla.

Piikarbidi on osoittautunut turvalliseksi ja luotettavaksi vaihtoehdoksi siviilikäyttöön joukkosurmien ja terrori-iskujen yhteydessä, kiitos sen erinomaiset fysikaaliset ominaisuudet ja kyvyn vaimentaa suurilla nopeuksilla liikkuvien ammuksien energiaa. Piikarbidin kestävyys on pelastanut ihmishenkiä; tieteen kehitys voi mahdollistaa sen muokkaamisen siten, että siihen lisätään hätätilanteissa hyödyllisiä toimintoja, kuten itsensä korjaavia ominaisuuksia tai reaaliaikaisia viestintä- ja seurantaominaisuuksia.