Sintrad kiselkarbid och dess många användningsområden

Kiselkarbid är ett enastående keramiskt material för industriella tillämpningar tack vare sin krypbeständighet, kemiska stabilitet och överlägsna modulhårdhet och hållfasthetsegenskaper. Dessutom är det lätt att forma, vilket gör det lämpligt för användning vid höga temperaturer.

Reaktionssintrad SiC ger utmärkt formbarhet med lägre bearbetningstemperaturer jämfört med standardsintrad SiC, vilket gör bränningsschemat kortare samtidigt som mikrostrukturen och de mekaniska egenskaperna bibehålls på en utmärkt nivå.

Ballistiska pansarplattor

Sintrad kiselkarbids hårdhet och densitet gör den idealisk för användning som ballistiska pansarplattor som skyddar militär och polisiär personal från höghastighetsprojektiler. Dessa plåtbaserade system absorberar och fördelar stötenergin för mer kompakta konstruktioner som bibehåller rörligheten samtidigt som de erbjuder överlägset skydd.

Enligt en metod kombineras finmalt pulver med sintringshjälpmedel som inte är oxider och kallpressas isostatiskt för att skapa en pasta, som sedan kallformas och formas till gröna kroppar med hjälp av olika binärer; organosilikon är den mest använda. Efter koksning vid temperaturer runt 1450 grader C utvecklar denna polymera struktur monolitiska porösa kroppar med stark böjhållfasthet och slitstyrka som är grunden för RBSC-produkten.

Sintring genom varmpressning kan också användas för att tillverka RBSC, vilket ger ett tätt men kompakt material med eller utan förtätningshjälpmedel, t.ex. aluminiumnitrid för förtätningsändamål. Denna teknik resulterar i mer spruckna mikrostrukturer som möjliggör energiabsorption och deformation av baksidan.

Oavsett tillverkningsprocess måste ballistiska plåtar uppfylla de strikta certifieringsstandarder som fastställts av NIJ. Detta innebär omfattande testprotokoll som är utformade för att bedöma skyddsegenskaper som motstånd mot penetration och deformation av baksidan; hållbarhet och kemisk beständighet utvärderas också som viktiga faktorer.

Bromsskivor och -belägg

Tekniska keramer som zirkoniumdioxid är ett av de hårdaste och mest hållbara materialen på marknaden - och ändå är det lätt. Det innebär att det tål extrema temperaturer och stora belastningar, vilket gör det till ett utmärkt materialval för bromsskivor och bromsbelägg. Tack vare kombinationen av låg vikt, hårdhet, stabila egenskaper under höga tryck/temperaturförhållanden och kvasiledningsförmåga är det dessutom idealiskt för högpresterande bromssystem.

Bromsskivor tillverkade av sintrad kiselkarbid kan vara en dyr historia. Tillverkningen tar cirka en månad och består av en blandning av kolfiber och kiselharts som sedan formas till en skiva som placeras under 20.000 kg tryck vid 200 grader Celsius i flera timmar innan den kyls ned.

Men priset har sjunkit tillräckligt för att superbilar och järnvägar, som tar det här med att stoppa tåg med hjälp av tyngdkraften på allvar, ska tycka att det är attraktivt.

Sintrade bromsskivor av kol-kiselkarbid (C/SiC) med en oxidationsbeständig beläggning kan avsevärt minska bromssträckan genom att öka kontaktytan mellan rotorn och bromsbeläggets friktionsyta. Uppfinningen tillhandahåller en metod för tillverkning av C/SiC-bromsförformar genom att blanda kolfibrer med värmehärdande beckharts, såsom polyakrylnitril-koltjärbeckblandning; pressning för att bilda grön kompakt; pyrolysera grön kompakt; smältinfiltrera kisel via varm injektion; och slutligen smältinfiltrera C/SiC-kroppen med kisel.

Turbinkomponenter för flygplan

Material som används i avancerade flyg- och rymdtillämpningar, t.ex. komponenter till jetmotorer och optiska speglar till rymdteleskop, måste tåla både starka rotationskrafter och glidfriktion. Kiselkarbid är dubbelt så hårt som titan och över 20 gånger hårdare än nickelbaserade superlegeringar - men är ändå betydligt lättare och mer hållbart - vilket gör det till det perfekta materialet för att uppfylla sådana rigorösa krav.

Kiselkarbid (SIC) är en inert keram som motstår korrosion i olika kemiska miljöer och ger stabila prestanda vid höga temperaturer med överlägsen motståndskraft mot termisk chock och slitstyrka. Dessutom ger sintring av SIC extremt täta och starka delar med anmärkningsvärda slitstyrka- och hållfasthetsegenskaper.

Reaktionsbundet och trycklöst sinterat SiC är båda idealiska material för flyg- och rymdtillämpningar, där RBSiC skapas genom att flytande kisel infiltreras i porösa kol- eller grafitförformar och reagerar med kiseln för att producera kiselkarbid. Sintrad SiC erbjuder högre slitstyrka, termisk stabilitet och hårdhet, men RBSiC utmärker sig genom lägre produktionskostnader.

Trycklös sintrad SiC har den högsta renheten, densiteten och hållfastheten bland densifieringsmetoderna, vilket gör den idealisk för applikationer som kräver exakta dimensionstoleranser, t.ex. bearbetning, slipning och läppning. Dessutom förstärks de exceptionella mekaniska egenskaperna av den unika mikrostrukturen och porstrukturen, som t.ex. fungerar som vätskereservoarer i applikationer med glidande kontakt, t.ex. mekaniska tätningsytor och produktsmorda lager.

Satellitsubsystem

Satelliter är komplexa system och varje delsystem måste fungera tillförlitligt tillsammans för att kunna fylla sin avsedda funktion. Detta kan åstadkommas med hjälp av olika material, t.ex. sintrad kiselkarbid som tål tuffa miljöer och extrema temperaturer. Sintrad kiselkarbid tillverkas genom att flytande kisel infiltreras i en porös kol- eller grafitförform och sedan sintras. Sintrad kiselkarbid är känd för sin termiska stabilitet som gör att den tål höga temperaturer utan att försämras, vilket gör den perfekt för rymdtillämpningar.

Kommunikationsundersystem gör det möjligt för satelliter att skicka och ta emot datasignaler, t.ex. telemetri för övervakning av satellitsystemets hälsa eller kommandodata för styrning av rymdfarkoster. Dessa funktioner kan hanteras med hjälp av antingen upplänks- eller nedlänkskanaler, där antingen upplänken möjliggör överföring av upplänksdata och nedlänken överföring av kommandodata eller båda, beroende på vad som är tillämpligt.

Kontrollsystem för attityd och omloppsbana (AOCS). En satellits kontrollsystem för attityd och omloppsbana (AOCS) är ett annat kritiskt delsystem som används för att hantera krafter som påverkar dess position och orientering. Sensorer som stjärnföljare, gyroskop och magnetometrar registrerar satellitens aktuella position, medan ställdon som reaktionshjul, kardanaxlar och magnetiska vridmoment kan användas för att justera den.

Sintrad kiselkarbids utmärkta termomekaniska egenskaper i kombination med de omfattande monteringstekniker som EADS-Astrium och keramiktillverkaren Boostec har använt sig av har gjort det möjligt att tillverka storskaliga, lätta optomekaniska rymdspeglar och strukturer som ger optiska nyttolaster med hög prestanda och noggrannhet för jord- och rymdobservationsuppdrag.