Sintrad kiselkarbid

Sintring innebär att materialpartiklar värms upp och utsätts för tryck tills de binds samman till en organiserad massa - ungefär som när man pressar ihop snö till en kompakt snöboll.

Reaktionsbunden och trycklös sintrad sic i vätskefas ger utmärkt formbarhet vid lägre bearbetningstemperaturer för komplexa former. Tyvärr börjar deras böjhållfasthet att minska snabbt när temperaturen överstiger 1400degC.

Hårdhet

Sintrad kiselkarbid (SSIC) är en icke-oxidkeramik med utmärkt hårdhet, densitet, värmeledningsförmåga och slitstyrka som är väl lämpad för fordonspansarplattor för att skydda militär personal mot höghastighetsprojektiler. Vårt team kan tillverka dessa plattor för att ge dina militärfordon och din personliga skyddsutrustning maximal säkerhet mot potentiellt dödliga projektiler och minimera indirekta skador i fientliga miljöer.

Trycklös sintring i vätskefas är en alternativ förtätningsmetod där man infiltrerar flytande kisel och kisellegering i gröna kroppar av a-SiC-partiklar med flytande kisel för att bilda b-SiC som sedan reagerar med befintlig a-SiC för att förtäta dem och skapa produkter med exakta dimensioner och höga renhetsnivåer, men dålig prestanda vid höga temperaturer på grund av närvaron av b-SiC som äventyrar hållfasthet, syrakorrosionsbeständighet, böjhållfasthet med mera. Denna process kan ge produkter med exakta dimensioner och renhetsnivåer, men kan påverka hållfastheten, böjhållfastheten och syrakorrosionsbeständigheten.

För att förbättra högtemperaturprestanda vid reaktionssintring är det nödvändigt att kontrollera kvarvarande Si-storlek och fördelning i kroppen. Detta kan åstadkommas genom att tillsätta sintringshjälpmedel i processen och ändra deras sammansättning - vilket ger a-SiC-partiklar med smal fördelning och låg porositet som möjliggör en hög böjhållfasthet vid böjprovsprestanda - upp till tre gånger högre än kommersiell RS-SiC!

Motståndskraft mot korrosion

Korrosion av sintrad SiC-keramik orsakar ytdefekter som försämrar hållfastheten vid förhöjda temperaturer, särskilt vid sprödbrott under mekaniskt eller termiskt inducerad påfrestning. Korrosion förkortar materialets livslängd och minskar hållfastheten avsevärt över 1400deg C på grund av korrosionseffekten - detta fenomen resulterar i en snabb minskning av hållfastheten hos konventionella reaktions- och trycklöst sintrade SiC-keramer (tabell 16).

Denna uppfinning ger en sintrad kropp av kiselkarbid som innehåller kiselkarbid av a-typ som huvudbeståndsdel. För att producera detta material blandas a-SiC-pulver och grafit tillsammans med stålämnen för att bilda en porös produkt som sedan genomgår ångfas-Si-infiltration för att täta dess porer och sintra den, vilket ger en slutprodukt som mestadels består av kiselkarbid i a-form som uppvisar utmärkt korrosionsbeständighet när den utsätts för salpetersyratvätt.

Ett framsteg med denna teknik är dess förmåga att producera solidstatssintrade material med hög densitet och böjhållfasthet i rumstemperatur på över 580 MPa - nästan dubbelt så mycket som de som vanligtvis produceras genom reaktionssintrad SiC. För att förbättra materialets prestanda sintrades endast grova anslutna korn under den ursprungliga reaktionssintringen och fina SiC-partiklar reducerades till miniminivåer samtidigt som korrosionsbeständigheten förbättrades med en förbättrad tillsats (Y2O3) som användes under produktionen.

Motståndskraft mot slitage

Kiselkarbid är ett av de hårdaste keramiska materialen och behåller sin hårdhet och styrka vid höga temperaturer för exceptionell slitstyrka. Dessutom bidrar den utmärkta värmeledningsförmågan till korrosionsbeständighet och skydd mot termisk chock. Dessutom väger detta lätta material hälften så mycket som stål och har en extremt låg termisk expansionshastighet, vilket gör det lämpligt för användning i krävande applikationer och miljöer.

Morgans premiumsintrade sic-kvaliteter som Hexoloy SP och Purebide är utformade för att uppfylla de stränga kraven på mekaniska tätningsytor som kräver hårdhet, hållfasthet, slitstyrka, kemikalie- och korrosionsbeständighet samt ökad smörjning mellan kontaktytorna - vilket överträffar konventionella reaktionsbundna och sinterade sic-produkter när det gäller prestanda och livslängd. De har sfäriska porer som är utformade som vätskereservoarer för att ytterligare öka smörjningen mellan tätningsytorna för förbättrad smörjning mellan dem och överträffar konventionella reaktionsbundna sinterade sic-produkter när det gäller övergripande prestanda och livslängd.

Hållbarheten gör materialet idealiskt för komponenter inom flyg- och rymdindustrin, t.ex. bränsle- och oljesystem, och dess kemiska resistens skyddar mot vanliga syror, salter och alkalier. Den låga densiteten ger dessutom lägre vikt, vilket bidrar till förbättrad bränsleeffektivitet och prestanda på flygplan. Andra industriella tillämpningar för detta material är delar till utrustning för halvledarproduktion, lasrar och strukturella tillämpningar i fusionsreaktorer.

Styrka

Sintrad kiselkarbid är ett slitstarkt keramiskt material som är känt för sin hårdhet och densitet, vilket gör det lämpligt för ballistiska pansarplattor i fordon eller personliga skyddssystem, som ger skydd mot höghastighetsprojektiler samtidigt som rörligheten bibehålls utan att skyddet försämras. Plåtarnas höga densitet kan även bidra till att hålla vikten nere för ökad rörlighet utan att skyddsnivåerna minskar.

Styrkan hos sintrad sic bestäms av både sintringsprocessen och partikelstorleksfördelningen samt av eventuell kvarvarande kiseldioxid under sintringen som kan försämra hårdheten och slitstyrkan. För att förhindra detta måste sintringen ske i en inert atmosfär med gaser som argon eller kolmonoxid (CO) som sintringshjälpmedel och/eller sintringshjälpmedel av borkarbid eller kol (B4C) som inertmedel.

Trycklös sintrad SiC, varm isostatisk pressningssintring och reaktionsbunden SiC kan skilja sig avsevärt åt när det gäller densitet och böjhållfasthet. Trycklöst sintrat SiC är i allmänhet starkare än reaktionsbundet SiC på grund av dess överlägsna motståndskraft mot värme och kemiska angrepp; reaktionsbundet SiC kan dock vara mer kostnadseffektivt för applikationer som inte kräver lika höga prestandanivåer. Sintringstillsatser innehållande Re2O3 (Re = Sc, Lu, Yb och Er) i molförhållandet 2:3 visade sig signifikant förbättra högtemperaturhållfastheten hos vätskefasesintrad och senare glödgad SiC-keramik genom att undertrycka IGP-bildningen - vilket sannolikt kan hänföras till renare SiC-SiC- och SiC-övergångsgränser.