Kiselkarbidblandning

Kiselkarbid (SiC), även kallat karborundum, är ett högpresterande material med överlägsen styrka och hållbarhet, som ofta används i applikationer som kräver hög temperaturbeständighet, t.ex. gassensorer och strålningsdetektorer.

DSC-kurvorna visade att tillsats av SiC i SBR/BR-SiC avsevärt påskyndade härdningsreaktionen vid en uppvärmningshastighet på 10 K/min och fick entalpivariationen att öka proportionellt med SiC-innehållet.

Hög värmeledningsförmåga

SiC:s höga värmeledningsförmåga gör det till ett utmärkt material för användning vid höga temperaturer, från ugnar och värmeväxlare till andra komponenter i energiomvandlingssystem. Dessutom gör den låga värmeutvidgningen och höga hållfastheten materialet idealiskt för användning som eldfasta material eller termostrukturella komponenter i ugnar eller värmeväxlare - för att inte tala om själva energiomvandlingssystemen! Slutligen är SiC också en effektiv halvledare för UV-sensorer i olika industrier, inklusive flyg- och kärnkraftsproduktion.

SiC:s värmeledningsförmåga beror på kornstorleken och föroreningskoncentrationen i kristallgittret samt temperaturen i deponeringskammaren och flödeshastigheten för reaktantgasen; om dessa variabler ändras kan värmeledningsförmågan öka eller minska.

SiC är en extraordinär keramik som kännetecknas av en kristallin struktur bestående av kol- och kiselatombindningar arrangerade tetraedriskt som ger den extraordinär hårdhet, mekanisk styrka, låg densitet, kemisk inertitet och hög värmeledningsförmåga. Dessa egenskaper, tillsammans med hög motståndskraft mot termisk chock, ger den exceptionella chockbeständighetsegenskaper; SiC överlever även oxiderande miljöer med hög temperatur vilket gör den lämplig för slitagemiljöer som involverar slipmedel eller korrosionsbeständiga slitageapplikationer.

Hög motståndskraft mot termisk chock

Kiselkarbid (SiC) har en överlägsen motståndskraft mot termisk chock, vilket gör det till ett utmärkt eldfast material. Tack vare sin låga värmeutvidgning och höga värmeledningsförmåga kan SiC lätt anpassa sig till plötsliga temperaturförändringar utan att lossna från sin omgivning, men snabba temperaturväxlingar kan orsaka mekaniska spänningar som ger sprickor i den keramiska matrisen eller mikrosprickor som skadar materialet permanent.

SiC kan lätt formas till olika former för användning i olika applikationer. Reaktionsbindning och sintring är populära metoder för att producera SiC, där varje metod förändrar både mikrostrukturen och hållfasthetsegenskaperna. Reaktionsbunden SiC bildas genom att kompakter av blandningar av SiC och kol infiltreras med smält kisel som reagerar med kolet för att producera ytterligare SiC samtidigt som betydande mängder amorft kisel produceras.

RBSC-kompositer innehåller inga grova SiC-partiklar, vilket kan förklara deras överlägsna motståndskraft mot termisk chock. Dessutom uppvisar de högre halsning och färre reservoarer av kiselfickor jämfört med jämförbara porösa SiC-kroppar; dessutom har dessa material högre värmeledningsförmåga än kommersiella kiselomvandlade grafitmaterial.

Hög draghållfasthet

Kiselkarbidens höga draghållfasthet gör den idealisk för mekaniska sensorer med hög kraftkänslighet, liksom dess goda kemiska resistens och användning i miljöer med höga temperaturer. Dessutom kan denna mångsidiga och hållbara keramik tillverkas i porös eller fast form; i fast form kan den användas som eldfasta material eller termostrukturella komponenter; dessutom används den i ugnar, värmeväxlare och energiomvandlingsanordningar samt är ett idealiskt materialval för pumptätningar/kroppar/munstycken/gängglidare/gängglidare/gängglidare/gängglidare/gängglidare/gängglidare/gängglidare etc.

Li et al. har skapat reaktionsbundna SiC (RBSC) genom att jämnt fördela hackade fibrer i en bimodal kiselsuspension. Deras undersökning visade att dessa RBSC har överlägsen böj- och brottseghet, som överträffar monolitiska, med ökande värmebehandlingstemperaturer; deras draghållfasthet ökade i takt med det; denna styrka höll också efter termisk oxidationstestning vilket visar att de effektivt skyddade inbäddade a-SiC-mikrostrukturer från oxidativ nedbrytning vid hög temperatur.

Hög duktilitet

Kiselkarbid (SiC) är ett konstgjort kristallint material med mycket starka kovalenta Si-C-bindningar som gör det både hårt och sprött, men samtidigt kemikaliebeständigt och temperaturstabilt. SiC används främst i halvledarkomponenter, elverktyg och lysdioder; dessutom är det vanligt förekommande i strålningsresistenta applikationer i medicinsk bildutrustning och strålningsskyddande applikationer. SiC kan köpas i pulverform eller som helt täta material som eldfasta material och porösa filterkroppar med överlägsen strålningsresistens; dessutom kan det också användas i keramiska matriskompositer som har utmärkta krypbrottsegenskaper.

Att minska duktiliteten hos partikelförstärkta kiselkarbid/aluminiummatriskompositer genom att optimera deras mikrostruktur kan avsevärt förbättra deras duktilitet. Pulvermetallurgi är ett sätt att göra detta; band av grovkornig (CG) SiCm varvat med ultrafina korn innehållande SiCsm kan införas genom pulveriseringsprocesser.

Ett innovativt icke-vattenhaltigt gelcasting-system bestående av fenolharts och furfurylalkohol har utvecklats för gjutning av RBSC, vilket eliminerar problem med ytexfoliering i samband med akrylamidbaserade gelcasting-system. Som ett resultat uppvisar dessa nya RBSCs hög mikrohårdhet och seghet tack vare starka bindningar mellan SiC-beläggningen och MWCNTs.

Hög oxidationsbeständighet

Kiselkarbid (SiC) utmärker sig bland de flesta keramer genom att ha en exceptionell motståndskraft mot oxidation i miljöer med höga temperaturer, tack vare bildandet av ett oxidskikt på ytan som kallas SiO2 och som skyddar det mot ytterligare reaktion med oxiderande föreningar. SiC kan dessutom förstärkas med element som krom, titan och aluminium, vilket ytterligare ökar dess motståndskraft mot korrosion.

SiCs oxidationsbeteende bestäms av både dess typ och koncentration av dopämnen samt dess miljö. Dopämnen integreras i energimässigt icke-ekvivalenta kvasi-hexagonala (h) eller kvasi-kubiska (k) C-platser i kristallstrukturen; deras joniseringsenergi påverkar också deras oxidationsbeteende under olika miljöförhållanden.

SiC kan avsevärt förbättra sin oxidationsbeständighet genom användning av en EBC-oxidminikomposit med mullitbeläggning som används som första infiltrerande material, där detta lager fungerar som en infiltrationsbarriär mellan EBC-oxid och SiC-substrat, vilket förhindrar dess oxidation - en viktig faktor för att uppnå hög oxidationsbeständighet för RBSC-kompositer.