Kiselkarbidplattor byggda för att tåla extrema förhållanden

Kiselkarbid är ett extremt hårt syntetiskt keramiskt material med utmärkt nötningsbeständighet, överlägsna termiska egenskaper, låg expansionshastighet och beständighet mot syror.

SiC kan tillverkas i över 250 polymorfa former. Polymorfer är variationer av en förening som uppvisar liknande tvådimensionella kristallstrukturer men skiljer sig åt när det gäller deras tredimensionella arrangemang; lager kan staplas systematiskt över tid eller rum.

Hållbarhet

Kiselkarbid är ett extremt hållbart material med utmärkta egenskaper för användning vid extrema temperaturer, inklusive hög hårdhet, mekanisk stabilitet vid extrema temperaturer, låg värmeutvidgning och korrosionsbeständighet. Kiselkarbid finns i keramiska plattor för skottsäkra västar samt i eldfasta material för tunnfilamentspyrometri, gjuterideglar och gjuterideglar; dessutom kan det också finnas som korn i sandpapper och användas som ett slipande poleringsverktyg.

Skydd mot elektromagnetiska störningar och strålning gör grafen till ett utmärkt val som skyddshölje på utrustning som utsätts för höga värmenivåer under rymdfarkosters återinträde i jordens atmosfär. Du kan lägga till ytterligare hållbarhet genom att belägga med grafen.

I motsats till sin reaktionsbundna motsvarighet har tryckfri sintrad kiselkarbid överlägsen hårdhet, nötningsbeständighet och korrosionsbeständighet jämfört med reaktionsbunden kiselkarbid. Det gör det till ett idealiskt material för mekaniska tätningar och lager samt kemisk och petrokemisk utrustning som används under svåra förhållanden, t.ex. mekaniska tätningar eller lager som måste klara höga nivåer av slitage eller korrosionsbeständighet - vilket förlänger maskinernas livslängd i svåra miljöer.

Motståndskraft mot stötar

Kiselkarbid är ett extremt hårt material med en hårdhetsgrad på 9 på Mohs skala, vilket närmar sig diamanters hårdhet. På grund av sin styrka och erosionsbeständighet är kiselkarbid ett idealiskt tribologiskt material för skärverktyg samt pappers- och tygprodukter som kräver hög slitstyrka.

SiC erbjuder överlägsen nötnings- och slagtålighet i kompositpansarsystem, med sin kombination av hög tryckhållfasthet och låg elasticitetsmodul som ger skydd mot projektilnedslag med hög hastighet utan att keramiska plattor som används som pansarplattor skadas eller bryts.

Pressad SiC är känd för sin exceptionella korrosionsbeständighet mot syror, vilket gör den till en idealisk komponent för användning i kemisk processutrustning som keramiska högtemperaturugnar och kemiska reaktorer. Dessutom används detta material i mekaniska tätningar och lager i roterande maskiner som centrifugalpumpar på grund av dess specifika hållfasthet och värmeledningsförmåga, vilket bidrar väsentligt till effektiviteten samtidigt som det står emot extrema temperaturer och deformationer.

Motståndskraft mot korrosion

SiC är känt för sin otroliga motståndskraft mot korrosion och kemiska angrepp, tack vare den starka kovalenta bindningen mellan kisel- och kolatomer som hindrar syror, smälta salter eller alkalier från att reagera med det. På grund av dessa egenskaper är SiC ett idealiskt materialval för mekaniska tätningar, blästermunstycken och glidlager.

Kiselkarbid kan också användas som ett lättviktigt ersättningsmaterial i högtemperaturapplikationer som spraymunstycken för avsvavling av rökgaser och keramiska rör, och klarar temperaturer upp till 1800 grader utan oxidation eller termisk expansion.

Reaktionsbunden kiselkarbid kan skapas med hjälp av olika tillverkningsprocesser, t.ex. kemisk förångningsdeposition eller grafitkonvertering. Varje teknik ger precisionskeramik med nollporositet och exceptionell hållbarhet och kraftprestanda som kan motstå tryck, extrema glidhastigheter och temperaturer samtidigt som den motstår erosion och nötning. Dessutom har Reaction Bonded Silicon Carbide korrosions- och slitstyrka som gör att den kan användas i miljöer som jetmotorblad eller skottsäkra plåtar där man vill ha hållbarhet och slagtålighet.

Värmebeständighet

Kiselkarbidens termiska stabilitet härrör från starka kovalenta bindningar i dess molekylära arkitektur och denna motståndskraft mot termisk chock förhindrar katastrofala fel som ofta uppstår i industriella miljöer.

Kiselkarbidplattor används ofta inom den kemiska och petrokemiska industrin på grund av sin förmåga att motstå både höga temperaturer och frätande kolväten, vilket gör dem lämpliga för att skydda system från termisk nedbrytning och förlänga underhållsintervallen jämfört med aluminiumoxidbaserade material.

Oak Ridge National Laboratory och Sierra Space Corporation i Louisville, Colorado, har nyligen samarbetat för att utveckla ett kakelbaserat termiskt skyddssystem (TPS) för deras kommersiella rymdfarkost Dream Chaser, som ska transportera besättning och last till låg omloppsbana runt jorden. Systemet är lätt men ändå tillräckligt robust för att klara upprepade atmosfäriska tryck vid återinträde i atmosfären - viktiga faktorer för att en återanvändbar rymdfarkost ska vara möjlig.