En artikel om at forstå karakteristika og anvendelsesområder for siliciumcarbidkeramik
1、 Siliciumcarbid keramik og deres ydelsesegenskaber
I det 21. århundrede, med udviklingen af videnskab og teknologi, Information, energi, materialer og bioteknik er blevet de fire søjler i udviklingen af social produktivitet. Siliciumcarbid er kendetegnet ved stabile kemiske egenskaber, høj varmeledningsevne, lav termisk udvidelseskoefficient, lav densitet, god slidstyrke, høj hårdhed, høj mekanisk styrke og kemisk korrosionsbestandighed, det har udviklet sig hurtigt inden for materialer og er meget udbredt inden for områder som keramiske kuglelejer, ventiler, halvledermaterialer, gyroskoper, måleinstrumenter, rumfart, etc.
Siliciumcarbidkeramik begyndte at udvikle sig i 1960'erne, før hvilket siliciumcarbid hovedsageligt blev brugt til mekaniske slibematerialer og ildfaste materialer. Lande over hele verden lægger stor vægt på industrialiseringen af avanceret keramik, og nu er de ikke længere tilfredse med at fremstille traditionel siliciumcarbid keramik. Virksomheder, der producerer højteknologisk keramik, udvikler sig hurtigere, især i udviklede lande. I de seneste år, flerfaset keramik baseret på siliciumcarbid keramik er dukket op efter hinanden, forbedring af de enkelte materialers sejhed og styrke. De fire hovedanvendelsesområder for siliciumcarbid er funktionel keramik, avancerede ildfaste materialer, slibemidler, og metallurgiske råvarer.
2、 Anvendelseseksempler på siliciumcarbidkeramik
1. Siliciumcarbid slibeværktøj
Siliciumcarbid har en høj hårdhed og kan fremstilles i forskellige slibeskiver, sandpapir, og slibemidler, hovedsagelig brugt i den mekaniske forarbejdningsindustri. Mohs hårdhed af siliciumcarbid er 9.2-9.6, kun næst efter diamant og borcarbid, og er et almindeligt anvendt slibemiddel. Den kemiske sammensætning af siliciumcarbidslibemidler omfatter siliciumcarbid, frit kulstof, og Fe2O3. Den specifikke kemiske sammensætning af slibemidler er vist i tabel 2. Jo højere indhold af siliciumcarbid, jo bedre dens hårdhed og slibeydelse. Industrielt siliciumcarbid i Kina bruges hovedsageligt som slibemiddel. Slibemidler er meget udbredt i industrien, især ved bearbejdning af højpræcisions eller hårde dele, og slibende værktøjer er afgørende.
Slibeskiver er også vigtige værktøjer til slibning af skærende værktøjer og skæring af hårde materialer. Siliciumcarbid slibeskive er et cirkulært solidt slibeværktøj med et centralt gennemgående hul lavet af slibende og bindende harpiks, og det er den mest almindeligt anvendte i forme. Hovedkomponenterne i siliciumcarbid er sort siliciumcarbid og grøn siliciumcarbid. Sort siliciumcarbid har en lavere hårdhed sammenlignet med grøn siliciumcarbid, og bruges til slibning af materialer med lavere hårdhed, såsom støbejern og ikke-metalliske materialer; Aluminium siliciumcarbid er velegnet til slibning af hård legering, optisk glas, kulstoflegering og lignende. Der er også en type kubisk siliciumcarbid specielt designet til ultrapræcisionsslibning af mikrolejer. Blandt andre slibemidler med samme partikelstørrelse, kubisk siliciumcarbid har den højeste forarbejdningseffektivitet.
I bilindustrien, matchningen mellem stempelring og cylinder, mellem ventil og ventilsæde, og nøjagtigheden af transmission og gear kræver slibe- og formbehandling.
2. Siliciumcarbid kompositmateriale
Siliciumcarbidbaserede kompositter (SiC-CMC) har været meget brugt i højtemperatur termiske strukturer i rumfartsområdet på grund af deres høje sejhed, høj styrke, og fremragende oxidationsbestandighed. Forberedelsesprocessen for SiC-CMC omfatter fiberpræformning, høj temperatur behandling, mesofase belægning, matrixfortætning, og efterbehandling. Kulfiber med høj styrke har høj styrke og god sejhed, og den præfabrikerede krop lavet af det har gode mekaniske egenskaber.
Mesofasebelægningen (dvs. interface teknologi) er en nøgleteknologi i forberedelsesprocessen. Metoderne til fremstilling af mesofasebelægningen omfatter kemisk dampinfiltration (CVI), kemisk dampaflejring (CVD), solgelé (Sol gcl), og polymerimprægneringspyrolyse (PLP). CVI-metoden og PIP-metoden er mest velegnede til fremstilling af siliciumcarbidmatrixkompositter.
Materialerne, der anvendes til grænsefladebelægninger, omfatter pyrolytisk kulstof, bornitrid, og borcarbid, blandt hvilke borcarbid får stigende opmærksomhed som en antioxidant-grænsefladebelægning. SiC-CMC, som normalt bruges i lang tid under oxidationsforhold, også nødt til at gennemgå oxidationsmodstandsbehandling ved at afsætte et lag på ca 100 tykt på overfladen af produktet gennem CVD-processen μ M's tætte siliciumcarbid forbedrer dets højtemperatur-oxidationsmodstand.
3. Siliciumcarbid keramisk kugle
Keramiske kugler af siliciumcarbid har fremragende mekaniske egenskaber, fremragende oxidationsbestandighed, høj slidstyrke, og lav friktionskoefficient. Keramiske kugler af siliciumcarbid har høj styrke ved høj temperatur, og styrken af almindelige keramiske materialer vil falde betydeligt ved 1200 ~ 1400 grader Celsius. Imidlertid, bøjningsstyrken af siliciumcarbid forbliver på et højt niveau på 500~600MPa ved 1400 grader celsius, så dens arbejdstemperatur kan nå 1600 ~ 1700 grader Celsius.
Anvendelsesområde for keramiske kugler af siliciumcarbid: De har været meget brugt i industrier som olie, kemiteknik, mikroelektronik, biler, rumfart, luftfart, papirfremstilling, lasere, minedrift, og atomenergi. Siliciumcarbid har været meget brugt i højtemperaturlejer, plader, dyser, højtemperatur korrosionsbestandige komponenter, samt elektronisk udstyrskomponenter i højtemperatur- og højfrekvensområdet.
4. Andre applikationer
Siliciumkarbidkeramik er et ideelt materiale til fremstilling af tætningsringe. Når parret med grafitmateriale, dens friktionskoefficient er mindre end for alumina keramik og hård legering, og den har en god selvsmørende ydeevne. Derfor, den kan bruges til høje PV-værdier, forbedring af tætningskomponenters levetid og driftssikkerhed, især ved transport af stærke syrer og baser.
Siliciumcarbid keramik er meget udbredt i skudsikker rustning, såsom beskyttelse af køretøjer og skibe, samt i beskyttelsen af civile pengeskabe og pengeskabe. Den ballistiske ydeevne af siliciumcarbidkeramik er bedre end for aluminiumoxidkeramik, som handler om 70% -80% af borcarbidkeramik. Imidlertid, på grund af dens lave pris, det er særligt velegnet til lejligheder med store mængder og beskyttende panser, der ikke kan være for tykke eller tunge.
Der er forskellige keramiske materialer, der bruges til dyser, almindeligt anvendt er aluminiumoxid, siliciumcarbid, og borcarbid keramik. Prisen på alumina keramiske dyser er lav, men på grund af deres lave hårdhed og dårlige slidstyrke, de bruges mest i situationer, hvor sandblæsningsbelastningen ikke er høj. Levetiden for siliciumcarbidkeramik er 3-5 gange så meget som aluminiumoxidkeramik, hvilket svarer til hårde legeringer. Det bruges ofte som en erstatning for hårde legeringer, især under arbejdsforholdene for håndholdte sprøjtepistoler.
Med udviklingen af industrialiseringen, især implementeringen af den internationale ISO14000-standard, der er stillet højere krav til transport af væsker, der ikke er befordrende for miljøbeskyttelse. Magnetiske pumper bruger statiske tætninger i stedet for dynamiske tætninger såsom mekaniske tætninger og pakningstætninger, resulterer i mindre lækage, højere pålidelighed, og længere levetid.
Kravet til vedligeholdelsesfri tid for magnetpumper er otte år, hvilket betyder, at de skal fungere uafbrudt i otte år uden adskillelse. Derfor, Der stilles ekstremt strenge krav til valg af materialer til magnetiske pumpekomponenter. Pumpeakslen, trykplade, akselbøsning, etc. i pumpen skal være modstandsdygtig over for slid og korrosion. En god hjælper til pulvertransport, kun siliciumcarbid keramik er de bedst egnede materialer, der kan opfylde ovenstående betingelser.
