Nagy teljesítményű megoldások szinterezett szilícium-karbid felhasználásával

A szinterezett szilícium-karbid a tartósság, a szilárdság és a kémiai ellenállóság lenyűgöző kombinációját mutatja; ezeket a tulajdonságokat azonban közvetlenül befolyásolja a nyersanyag tisztasága; a szennyeződések rontják a mikroszerkezetet, miközben csökkentik az olyan mechanikai tulajdonságokat, mint a hajlítószilárdság és a törésállóság.

A tisztaság hozzájárul a jobb szinterelési feltételekhez, ami végső soron kiváló minőségű SSiC-t eredményez az ipari alkalmazásokhoz, ahol szigorú követelmények vonatkoznak. Ezt a tényezőt nem szabad figyelmen kívül hagyni.

Fék tárcsák és fékbetétek

A szinterezett szilícium-karbidból (CSC) készült féktárcsák gyorsabban állítják meg a járműveket, és hatékonyabban vezetik el a hőt a fékbetétekről, mint a vasból készült tárcsák, így nemcsak jobb teljesítményt nyújtanak, hanem segítik megelőzni a “fékfáradást” is, amely a járművek ismételt fékezése során jelentkezik.

A szénszálas/szén-szilícium-karbid kompozitokon kialakuló súrlódási átviteli rétegek vizsgálata – szerves fékbetéttel végzett többszöri fékezés után – elengedhetetlen ahhoz, hogy megértsük, hogyan befolyásolja a nagy csúszási sebesség ezek stabilitását és teljesítményét. A tanulmányban keresztmetszeti transzmissziós elektronmikroszkópos (TEM) vizsgálatot alkalmaztak az átvitt rétegekben található kohéziós struktúrák feltárására.

A súrlódási átviteli rétegben nanométerektől mikronokig terjedő méretű fémkristályok voltak megfigyelhetők, amelyek egyenletesen eloszlottak a rétegben, míg az amorf szilícium és szilícium-oxidok gyakran fordultak elő. Ezenkívül fékezés után kialakult egy határfelület ezen átviteli réteg és a Cf/C kompozit felület között, de annak tartóssága a SiC- és a C-régiók függvényében jelentősen eltért, ami a fékbetétek keverékéhez használt szerves kötőanyagokkal való keverékben alkalmazott szerves kötőanyagok közötti különbségeknek tudható be.

Repülőgép-turbina alkatrészek

A szilícium-karbid kiemelkedő hőállóságával, nagy kúszási szilárdságával és termokémiai stabilitásával tűnik ki, ami kiváló választássá teszi különféle hőstruktúrális alkalmazásokhoz a repülőgépiparban és az energiaiparban. Ezen felül kiváló mechanikai tulajdonságai és alacsony sűrűsége révén súlymegtakarítást tesznek lehetővé, ami javítja az üzemanyag-hatékonyságot és a sebességet.

A cégünk által gyártott szinterezett szilícium-karbid hőelem-védőcsövek megbízható védelmet nyújtanak a hőmérséklet-érzékelőknek a káros gázok és részecskék ellen, amelyek károsíthatják őket, valamint a szélsőséges környezeti feltételek és a magas hőmérsékletek ellen is, így garantálva a pontos mérési eredményeket és a megbízható működést.

A diffúziós kötésű szilícium-karbid kerámiákban tűzálló fémekből – például titánból, cirkóniumból, molibdénből és volfrámból – készült közbenső rétegeket alkalmaznak az ideális sűrűsítés elérése érdekében. Ennek eredményeként a SiC-alapú anyagok alacsonyabb sűrűséggel, kiváló szilárdsággal és sérülésállósággal, valamint jobb oxidációs és korrózióállósággal rendelkeznek, mint a szén/szén kompozitok, az oxid/oxid CMC-k vagy a monolit kerámiák – ráadásul magasabb hőmérsékleti tartományban is alkalmazhatók, mint a fém szuperötvözetek.

Nagyfeszültségű elektromos alkalmazások

A szilícium-karbid innovatív teljesítményfélvezető anyagként nagy feltűnést keltett az iparágban. Mivel magas hőmérsékletű és feszültségű környezetekben is képes működni, a szilícium-karbid eszközök a nagy teljesítményű energiaátalakítási hatékonyság és a tartósság tekintetében páratlan előnyöket kínálnak a szilícium (Si) alapú társaikhoz képest.

A Hexoloy SA SiC kémiai tisztasága és speciálisan kialakított mikroszerkezete ellenállóvá teszi a forgási erőkkel, a homokfúvással és a korrózióval szemben; ugyanakkor magas hőmérsékleti stabilitása mind oxidáló, mind redukáló környezetben biztosítja, hogy a forgási erőknek is ellenálljon.

A szilícium-karbid széles sávrésének köszönhetően képes ellenállni a magasabb elektromos feszültségszinteknek, ami megnöveli az energiahatékonyságot a teljesítményelektronikában és a megújuló energiaforrású rendszerekben. A SiC teljesítményelemek blokkolási feszültsége többszöröse a szilícium-tranzisztorokénak, így számos alkatrész cseréjétől lehet megkímélni a rendszert, miközben csökkennek a teljes energiaveszteségek és a konverter hatékonyságveszteségei. Ezen felül a SiC hosszabb hordozóélettartama lehetővé teszi a kisebbségi hordozók bejutását az n-rétegébe, ami jelentősen csökkenti az ellenállást.

Autóipari alkalmazások

A szinterezett szilícium-karbid kiemelkedő kopásállósággal és szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik, amelyeknek köszönhetően olyan kritikus fontosságú gépjármű-alkatrészek alapanyagaként szolgálhat, mint a fékek, a motor szelepei és a turbófeltöltők. Ezen felül kiváló kémiai és kopásállósága miatt ideális választás a zord üzemi körülmények között.

A kerámia szinterelés egy magas hőmérsékletű eljárás, amelynek során a por alakú anyagokat olvadás nélkül, atomi diffúzió révén sűrítik szilárd anyagokká, így precíz méretű és bonyolult geometriájú alkatrészeket állítanak elő. Ebben a folyamatban nagy tisztaságú SiC-t fecskendeznek speciálisan kialakított formákba, hogy pontos méretű és bonyolult geometriájú alkatrészeket állítsanak elő. A szinterelés után az alkatrészeket ki kell szabadítani a kötőanyagból, hogy a polimer kötőanyagot eltávolítsák anélkül, hogy a szerkezeti integritás sérülne – a precíziós kötőanyag-eltávolítás lehetővé teszi speciális tömítések, valamint olyan autóipari alkatrészek gyártását, amelyek felületkezelése a jobb teljesítmény érdekében testre szabott.

A grafittal töltött tömítések önkenő tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek csökkentik az illeszkedő felületek közötti súrlódást, javítva ezzel a tartósságot és a tömítési teljesítményt, miközben javítják a hőstabilitást zord üzemi körülmények között. Ezen felül fokozott kenőképességük növeli a hőstabilitást, valamint ellenáll a magas hőmérsékletnek, így nagyobb ellenállást biztosít zord üzemi körülmények között – ezek ideális tulajdonságok a szivattyúalkalmazásokban, szelepszerelvényekben és forgó berendezésekben használt mechanikus tömítések, valamint a folyadék szivárgásának megakadályozására tervezett hidraulikus tömítések számára.