Eccellenza nel settore aerospaziale grazie al carburo di silicio sinterizzato

I materiali avanzati, come la grafite e il carburo di silicio sinterizzato (SSiC), sono indispensabili nei settori che richiedono efficienza, lungimiranza e resistenza. L’SSiC è una ceramica estremamente dura e resistente, in grado di sopportare bene le alte temperature, la corrosione e l’ossidazione.

L'SSiC sinterizzato e quello ottenuto per reazione vengono prodotti mediante due processi distinti. La sinterizzazione, che densifica il corpo verde mediante l'applicazione di pressione e temperatura, presenta notevoli differenze.

Resistenza e durata

Il carburo di silicio è uno dei materiali sintetici più duri, con un grado di durezza secondo la scala di Mohs pari a 9, che rivaleggia con quello del diamante. Inoltre, le sue proprietà lo rendono estremamente resistente e resistente alla corrosione, oltre che in grado di sopportare temperature elevate e condizioni di usura.

Il carburo di silicio sinterizzato viene prodotto utilizzando tecniche avanzate note come sinterizzazione. Le materie prime vengono macinate fino a ottenere una polvere fine, mescolate con leganti non ossidici e lavorate mediante metodi convenzionali di formatura della ceramica (estrusione per i tubi; pressatura isostatica a freddo per le lastre e i blocchi), prima di essere sinterizzate in atmosfera inerte ad alte temperature.

Il Blasch ULTRON SiC è un tipo di SiC sinterizzato direttamente che presenta una resistenza superiore, che rimane costante alle alte temperature, offrendo prestazioni superiori rispetto ai tipi di SiC legati per reazione. Inoltre, la sua eccezionale resistenza agli attacchi chimici e alle alte pressioni rende l’SSiC ideale per pezzi quali anelli di tenuta e componenti con superficie di contatto utilizzati nelle applicazioni di tenuta con accoppiamenti a rivestimento duro, nonché per ponti di macchine di misura a coordinate (CMM), assi Z e sistemi di controllo della posizione, grazie alla sua rigidità specifica e alle caratteristiche di leggerezza.

Leggero

Mentre l'industria aerospaziale punta a standard sempre più elevati in termini di efficienza, prestazioni e sostenibilità, i materiali avanzati come il carburo di silicio sinterizzato sono diventati strumenti indispensabili. Il loro successo in condizioni estreme dimostra non solo la competenza tecnologica, ma anche l'impegno a plasmare un futuro aerospaziale all'insegna dell'eccellenza.

La bassa densità dell’SSiC lo rende un materiale ideale per i componenti dei motori a reazione, garantendo un’elevata efficienza nei consumi e riducendo al contempo il peso dell’aeromobile. Inoltre, la sua resistenza agli shock termici e alla fatica meccanica gli consente di sopportare temperature elevate, nonché l’assorbimento di umidità e le radiazioni spaziali.

La sinterizzazione è un processo rigoroso. Le polveri di carburo di silicio ad alta purezza vengono compattate a temperature estreme in un ambiente controllato fino a raggiungere una densità altissima, ottenendo così un materiale eccezionalmente denso con proprietà di espansione termica simili a quelle del silicio, il che rende l’SSiC un eccellente candidato per l’impiego a temperature elevate. Inoltre, questo processo può prevedere l’aggiunta di additivi come il nitruro di boro (un isolante elettrico) per ottenere un’elevata resistività elettrica e garantire la massima conduttività elettrica.

Resistenza alla corrosione

Il carburo di silicio sinterizzato Purebide di Morgan è progettato per garantire la massima resistenza all’abrasione e alla corrosione in una vasta gamma di ambienti. Grazie alla sua durezza, resistenza meccanica e conducibilità termica, offre prestazioni ottimali nelle applicazioni industriali più gravose.

La resistenza alla corrosione può essere aumentata aggiungendo grafite libera al materiale, il che accresce la lubrificazione e consente un maggiore contatto tra le coppie di superfici accoppiate. Ciò si traduce in una maggiore capacità PV tra le superfici con rivestimento duro, nonché in una resistenza superiore alla corrosione chimica e abrasiva.

Il SiC ottenuto per via reattiva viene prodotto infiltrando miscele di carbonio e SiC con silicio liquido, che reagisce formando ulteriore SiC. Sebbene il SiC ottenuto per via reattiva presenti una durezza e una resistenza inferiori rispetto al carburo di silicio sinterizzato, le sue rapide fluttuazioni di temperatura lo rendono adatto ad applicazioni che richiedono resistenza agli shock termici.

Il carburo di silicio sinterizzato è più denso rispetto alla sua controparte legata per reazione, il che lo rende più resistente alle temperature elevate durante la sinterizzazione. Grazie a questa caratteristica, il carburo di silicio sinterizzato è un materiale ideale per le applicazioni con tenute meccaniche a gas secco.

Conduttività termica

L'elevata conduttività termica dell'SSiC contribuisce a ridurre il peso e a migliorare le prestazioni dei componenti aerospaziali, come le tenute meccaniche. Ad esempio, le tenute meccaniche in carbonio realizzate con questo materiale si sono dimostrate estremamente utili per aumentare la lubrificazione e, al contempo, la capacità di resistere alla velocità di pressione tra coppie di superfici di accoppiamento con rivestimento duro.

L'SSiC si distingue per la combinazione di conduttività termica, resistenza alla corrosione e durezza – due proprietà che lo rendono adatto ad applicazioni in ambienti difficili in cui sono presenti sostanze chimiche o materiali abrasivi. Ciò rende l'SSiC il materiale ideale da scegliere quando viene utilizzato in queste condizioni estreme.

La ceramica in carburo di silicio ottenuta per sinterizzazione reattiva viene prodotta infiltrando con silicio liquido dei compatti costituiti da SiC e carbonio, consentendo al silicio di legarsi alle particelle iniziali di SiC. In alternativa, questa forma può essere prodotta anche utilizzando metodi convenzionali di formatura della ceramica con coadiuvanti di sinterizzazione non ossidici; in questo caso, si utilizzano coadiuvanti di sinterizzazione a base di polvere di carburo di silicio ad alta purezza senza agenti riducenti degli ossidi come coadiuvanti di sinterizzazione non ossidici; entrambe le forme offrono una maggiore resistenza meccanica, una migliore resistenza alla corrosione e una minore conduttività termica rispetto alle forme di SSiC sinterizzate direttamente che utilizzano polvere grezza di grado nanometrico, mentre le forme sinterizzate direttamente utilizzano polvere di dimensioni micrometriche che presenta una conduttività termica significativamente maggiore rispetto alla sua controparte.