Vilka är applikationerna för omkristalliserad SiC?

Kiselkarbid är ett idealiskt material för applikationer med höga temperaturer, eftersom det har både hårdhet och densitet samtidigt som det ger korrosionsskydd.

RSiC kan tillverkas med hjälp av teknikerna glidgjutning, extrudering eller formsprutning. Det krävs inga porbildande medel och har höga gröna densiteter som möjliggör storskalig produktion av energibesparande ugnsmöbler och keramiska deglar.

Strukturella material

Kiselkarbid (SiC) är ett idealiskt material för många tillämpningar tack vare sina överlägsna mekaniska, kemiska och termiska egenskaper. Omkristalliserad SiC (RSiC), som framställs genom att en blandning av SiC-pulver och tillsatser värms upp i en industriell ugn vid höga temperaturer, har ännu bättre egenskaper än vanlig kiselkarbid. RSiC:s unika mikrostruktur ger den överlägsen mekanisk styrka, hårdhet och slitstyrka - samtidigt som den låga värmeutvidgningskoefficienten gör den lämplig för miljöer med höga temperaturer.

RSiC kan också utnyttjas på andra praktiska sätt. Det kan t.ex. användas för att tillverka eldfasta ugnsmöbler som kan placeras i tunnelugnar, skyttelugnar och dubbelvalsugnar som bränner porslin, glaskeramik och eldfasta material - till skillnad från kordit- och mullitstöd som kan utsättas för höga temperaturer och korrosion med tiden.

RSiC finns i industriugnar som tätningar och värmeväxlare, som måste tåla höga temperaturer samtidigt som de bär tunga laster. Dessutom används det vid tillverkning av kemisk utrustning som reaktorer och rörledningar; dess låga temperaturutvidgning hjälper till att undvika sprickbildning eller läckage vid högre temperaturer.

Porösa material

Porösa material har en ökad ytarea per volym, vilket gör dem lämpliga för interaktioner med molekyler och ämnen. Därför används dessa material i stor utsträckning för applikationer som gasadsorption, filtrering och katalys - med porer som kan anpassas efter specifika behov, vilket möjliggör selektiv adsorption.

Porös SiC används ofta på grund av sin utmärkta värmeledningsförmåga, vilket gör den lämplig för bikakekeramik som används i solkraftstorn som omvandlar solljus till elektricitet. Dess utmärkta oxidationsbeständighet och motståndskraft mot termisk chock gör att den kan användas även vid högre temperaturer.

Genom att dopa porösa sic med olika tillsatser som C, N2, V och Be kan man förändra dess elektriska egenskaper genom att skapa energinivåer nära bandgapet och samtidigt minska den elektriska resistiviteten.

För närvarande arbetar vi med att utveckla en strukturmodell för porös SiC, vilket kommer att underlätta olika fysiska och mekaniska analyser. Den är baserad på en oktaeder med kroppscentrerad kubisk form. Genom att tillföra olika fysikaliska begrepp till denna modell kan analysmodeller för strukturella egenskaper och matematiska samband skapas, vilket i slutändan öppnar upp för olika praktiska tillämpningar av poröst SiC med kontrollerad elektrisk resistivitet.

Värmeväxlare

Kiselkarbid används ofta som ett idealiskt material för värmeväxlare i applikationer med extrema temperaturer, eftersom dess motståndskraft mot korrosion gör det till det perfekta materialet för att överföra frätande vätskor.

Gelcasting, infiltration och infusion är alla lämpliga processer för att tillverka RSiC-komponenter med enhetlig mikrostruktur och komplexa former. Gelcasting är en metod som ger komplexa former med enhetlig mikrostruktur medan infiltration är en annan metod för att öka gröndensiteten och böjhållfastheten hos komponenter tillverkade av RSiC. Dessutom skyddar den amorfa strukturen mot oxidation vid höga temperaturer samtidigt som de mekaniska egenskaperna förbättras.

RSiC kan användas för att tillverka värmeväxlare som är motståndskraftiga mot korrosion och nötning, vilket gör dem lämpliga för olika industrier, inklusive kolkraftproduktion och oljeraffinering. Dessutom används materialet i solenergitorn för att omvandla solljus till elektricitet och i blästermunstycken för ytbehandling och efterbehandling.

Blockvärmeväxlare, en annan tillämpning av RSiC-tekniken, gör det möjligt att överföra värme mellan system utan direktkontakt mellan vätskor. Den här tekniken kan förbättra ett systems energieffektivitet genom att avleda värme som annars skulle gå förlorad till andra områden som behöver den. Blockvärmeväxlare finns i olika storlekar och material, t.ex. kiselkarbid, kol, nitrider, silikater och borider, för att uppfylla specifika applikationsbehov.

Elektriska funktionella material

Funktionella material är material som är utformade för att uppfylla specifika funktioner som svar på vissa stimuli, t.ex. piezoelektriska material som deformeras när de utsätts för elektriska signaler eller ferroelektriska material som genererar elektrisk ström när de polariseras. Andra exempel på funktionella material är magnetokaloriska material som ändrar sina magnetiska egenskaper när temperaturen fluktuerar och solfångande material som omvandlar solenergi till elektricitet.

Den unika mikrostrukturen hos rekristalliserad sic gör det till ett utmärkt material för tillverkning av funktionella material. Detta beror på dess utmärkta mekaniska, termiska och elektriska egenskaper jämfört med andra SiC-material; dessutom gör dess överlägsna oxidationsbeständighet och förmåga att motstå höga temperaturer det lämpligt för tillverkning av ugnsinredning såsom brännare och skyddsrör för termoelement som används i tunnel-, skyttel- och dubbelvalsugnar för bränning av porslin, sanitetskeramik och glaskeramik.

Vi har utvecklat en innovativ process för att tillverka porösa SiC-keramer med kontrollerad elektrisk resistivitet. Detta åstadkoms genom att tillsätta sekundära faser under sintringen som förbrukar och reagerar med b-SiC-partiklar i sintringskammaren för att bilda en sammankopplad nätverksstruktur av rena och stora a-SiC-korn - denna teknik eliminerar polytypeffekter samtidigt som den öppnar nya möjligheter att designa funktionella material baserade på billigare alternativ till b-SiC.