Kiselkarbidkeramik

Kiselkarbid (SiC) är ett av de hårdaste materialen och har hög korrosionsbeständighet. Det används ofta för att tillverka mekaniska tätningar och pumpdelar.

SiC-keramik har imponerande egenskaper, men är notoriskt svåra att bearbeta på grund av sin hårdhet och sprödhet, vilket hindrar traditionella bearbetningsprocesser. I denna studie skapades en teoretisk modell för longitudinell torsionell ultraljudsvibrationsslipning av SiC-keramik.

Hårdhet

Kiselkarbidkeramik är ett av de hårdaste och starkaste avancerade keramiska materialen, vilket gör att det kan motstå tryck från olika industriella applikationer samtidigt som det inte påverkas av syror, korrosion eller höga temperaturer. Dessutom har detta material utmärkt nötningsbeständighet och är opåverkat av syror eller korrosion.

Kiselkarbidkeramik rankas på tredje plats bland icke-oxidkeramer (Mohs hårdhet upp till 9,5) när det gäller hårdhet, efter diamant och kubisk bornitrid i fråga om hårdhet. På grund av sin exceptionella slitstyrka och kemiska beständighet är kiselkarbidkeramik ett utmärkt val för applikationer som kräver exceptionell styrka och hållbarhet.

Sintrad kiselkarbid i fast fas utmärker sig som en av de värmebeständiga finkeramerna och behåller sin styrka i temperaturer upp till 1400 grader Celsius - vilket gör den lämplig för applikationer som mekaniska tätningar, pumpdelar, utrustning för halvledarbearbetning och allmänna industriella maskindelar.

När du väljer kiselkarbidprodukter för din specifika applikation är det viktigt att ta hänsyn till deras formningsmetod. Formningsprocessen påverkar mikrostrukturen hos den slutliga keramiska produkten. Reaktionsbunden kiselkarbid som framställs genom infiltrering av kompakter med blandningar av kisel och kol kan ha lägre densitet och böjhållfasthet än sintrade produkter i fast fas samt sämre kemisk beständighet jämfört med deras fasta motsvarigheter; dessutom beror dess abrasivitet och seghet på faktorer som dess kristallina struktur, partikelstorleksfördelning, porositet, ytjämnhet och ytföroreningar.

Korrosionsbeständighet

Sic-keramik är ett idealiskt material att använda i miljöer som kräver motståndskraft mot kemikalier och höga temperaturer, inklusive miljöer med sura medier som t.ex. sjukhus. Det har inte bara överlägsen kemikalie- och korrosionsbeständighet, utan även utmärkt slit-, slag-, oxidations-, slitage- och oxidationsbeständighet samt goda elektriska egenskaper som gör det särskilt lämpligt för miljöer med sura medier - egenskaper som gör sic ceramic till ett anpassningsbart material som kan användas i många applikationer.

Kiselkarbid är en teknisk keram som ofta används på grund av dess hårdhet, korrosionsbeständighet och värmeledningsförmåga. Dessutom är den mycket eldfast och motstår erosion - egenskaper som gör den perfekt för mekaniska tätningar, lager och pumpkomponenter som måste förbli starka även vid högre temperaturer.

Korrosionsbeständighet är en komplicerad egenskap som beror på flera variabler, bland annat strålning och spänning. Det är välkänt att metaller uppvisar parabolisk korrosionskinetik, men mer grundläggande förklaringar är strålningsinducerade lokala kemiska förändringar vid gränssnitt - en effekt som först nyligen noterats i keramer19

Sintrade sic-keramer som reaktionsbunden kiselkarbid (RSiC) har den högsta korrosionsbeständigheten av alla tekniska finkeramer. Dessutom förblir dess hållfasthet opåverkad även vid temperaturer upp till 1400degC - detta gör RSiC till en av de bästa bland sintrade material! Dessutom ansamlas eventuella föroreningar från exponering för smält kloridsalt endast på ytan - vilket framgår av SEM-bilder som tagits efter exponering av ett rSiC-prov som utsatts för sådana förhållanden.

Termisk ledningsförmåga

Kiselkarbidkeramik (SiC) har hög värmeledningsförmåga, vilket gör den lämplig för applikationer som värmestyrning, laserbearbetning och gitter. SiC:s ledningsförmåga beror på vilka föroreningar som finns; de vanligaste är kväve- och syreföroreningar där kväve har lägre ledningsförmåga medan syre har högre ledningsförmåga. SiC:s konduktiva egenskaper varierar också med temperaturförändringar.

SiC är ett extremt hårt, mekaniskt starkt material som består av bindningar mellan kol- och kiselatomer som resulterar i att dess kristallstruktur består av bindningar mellan fyra tetraederformade kolatomer, vilket ger överlägsen hårdhet, mekanisk styrka, låg densitet, elasticitetsmodul (hög), tröghet (otillräcklig elasticitetsmodul), motståndskraft mot termisk chock och kemisk korrosionsbeständighet - egenskaper som gör SiC till ett attraktivt konstruktionsmaterial som används i kemiska anläggningar, kvarnar och expandrar.

För att förbättra prestandan hos stora gitter som används för CPA-lasersystem med hög genomsnittlig effekt och hög intensitet är det viktigt att förstå deras termiska transportegenskaper. Därför skapade forskargruppen en simuleringsmodell i LASCAD som simulerar nedbrytning av SiC-substrat under långvarig drift med tunga optiska belastningar.

Modellerna konstruerades baserat på experimentella data som publicerades i referens [8], med resultat som visar att aktiv kylning av SiC-substrat undertrycker termiska gradienter på spegelytor, vilket leder till större ytnoggrannhet. Figur 4 visar temperaturfördelningen för substrat av syntetisk smält kiseldioxid och SiC placerade på ett aluminiumblock och deras relativa termiska nedbrytningsnivåer; SiC har lägre nedbrytning trots att det har större värmeeffekt än speglar av syntetisk smält kiseldioxid.

Lättvikt

Kiselkarbid är känt för sin exceptionella motståndskraft mot oxidation, korrosion och slitage vid höga temperaturer - vilket gör det till ett utmärkt material att använda i miljöer som ballistik, keramiska sandfilter och energiteknik. Dessutom är kiselkarbidkomponenter som används i högpresterande jetmotorer som en del av keramiska matriskompositer två tredjedelar lättare och kan arbeta vid högre temperaturer jämfört med sina motsvarigheter i metall.

Kiselkarbidmaterial gör det möjligt för tillverkare att uppfylla stränga miljöbestämmelser med högre prestanda samtidigt som de har lägre vikt, tack vare sina imponerande mekaniska egenskaper vid normala temperaturer, inklusive stark böj- och tryckhållfasthet, låg termisk expansionskoefficient, hårdhet och slitstyrka.

Kiselkarbidens dimensionsstabilitet är exceptionell. Till skillnad från reaktiv kiseldioxid kan SSiC tillverkas genom olika förtätningstekniker för att uppfylla specifika applikationskrav.

SSiC:s förmåga att motstå höga temperaturer gör det till ett idealiskt material för användning i deglar, metallsmältning och glasproduktion. Eldfasta produkter tillverkade av detta material skyddar dessa processer från värmenedbrytning eller skador samtidigt som de sänker produktionskostnaderna. Dessutom möjliggör dess värmeledningsförmåga en jämnare uppvärmning, vilket sparar både tid och energi; särskilt viktigt när man arbetar med komplexa produktionsprocesser som omfattar flera uppvärmningssteg, vilket förbättrar produktionseffektiviteten samtidigt som kritisk utrustning skyddas och förtida fel undviks.