Onko piikarbidi keraaminen

Onko piikarbidi keraaminen, Piikarbidikeraamisella on erinomainen Mohsin kovuusluokitus 9,5, mikä tekee siitä yhden maapallon kovimmista materiaaleista. Lisäksi piikarbidilla on korkea lämmönjohtavuus, alhainen lämpölaajenemisnopeus ja erinomainen kemiallinen korroosionkestävyys korkeissa lämpötiloissa.SiC on olennainen materiaali lukuisissa sovelluksissa, jotka vaativat suurta lämmönkestävyyttä ja lujuutta, kuten myllyt, paisuttimet ja puristimet; se toimii myös ainesosana keraamisissa tulenkestävissä aineissa, kuten myllyissä; mekaaniset tiivisteet tukeutuvat voimakkaasti SiC:n lujuuteen.

Mikä tekee siitä keraamisen?

Piikarbidi (SiC) on piistä ja hiilestä koostuva epäorgaaninen kemiallinen yhdiste, jota esiintyy luonnossa moissanitina, mutta jonka massatuotanto alkoi vuonna 1893 hioma-aineeksi. SiC-keramiikkaa voidaan valmistaa erilaisilla prosesseilla, kuten reaktioliimalla tai sintraamalla, tasaisen paksuuden ja kestävyyden saavuttamiseksi.

Keraaminen on termi, jota insinöörit käyttävät laajalti kuvaamaan erilaisia teknisiä materiaaleja, jotka eroavat toisistaan merkittävästi sekä kemiallisilta että fysikaalisilta ominaisuuksiltaan. Koneinsinöörit saattavat kutsua keramiikaksi keramiikkaa, joka koostuu suhteellisen epäpuhtaista SiC-kiteistä, jotka on sidottu yhteen sideaineella lämmön ja paineen vaikutuksesta; sähköinsinöörit saattavat kutsua keramiikaksi erittäin puhtaita yksikidekiekoita SiC:stä.

"Keraamisella" voidaan kuitenkin viitata myös oksidittomiin keraamisiin aineisiin, jotka kestävät kovia olosuhteita, kuten korkeita lämpötiloja ja voimakkaita kemikaaleja. Piikarbidi (SiC) on yksi tällainen materiaali, jota käytetään usein hioma-aineena, teräksen lisäaineena ja rakennekeramiikkana. Lisäksi SiC:stä on hiljattain tullut laajalle levinnyt laajan kaistanleveyden omaava puolijohde, jota käytetään suuritehoisissa elektroniikkasovelluksissa.

Tarjoamme laajan valikoiman teollista tulenkestävää keramiikkaa sintratun piikarbidin (SiSiC) ja vaahdotetun SiC:n muodossa. Molemmat tämän oksidittoman keraamisen materiaalin muodot kestävät hyvin korroosiota, kulumista ja väsymistä sekä poikkeuksellisen korkeita loppukäyttölämpötiloja (2000 degC).

Vaahdotettua SiC:tä valmistetaan reagoimalla huokoinen piikarbidiraaka-aine nestemäisen piin kanssa käyttämällä lisäaineita tai valumenetelmiä sintrauskelpoisen tiivisteen muodostamiseksi, joka voidaan sitten sintrausuunissa muovata täysin tiiviiksi mikrorakenteiseksi materiaaliksi - kuten Hexoloy(r):ksi. Hexoloy(r):n kaltaisista sintratuista piikarbidituotteista on tullut kaupallisesti kannattavia eri valmistustapojen kautta.

SiC-tulenkestävää keramiikkaa käytetään laajalti hioma-aineiden ja teräksen lisäaineiden tuotannossa, mutta sitä käytetään myös ilmailu- ja avaruusalalla, 3D-tulostuksen tribologisissa komponenteissa, ballistiikassa, kemiallisessa prosessoinnissa, dynaamisessa tiivistysteknologiassa (kitkalaakerit/mekaaniset tiivisteet/kulutusta/eroosiota kestävät komponentit pumppujärjestelmissä/putkistoissa), putkistojen ohjaus-/heijastinelementeissä ja monissa muissa teollisissa käyttötarkoituksissa. Niiden kulumista/eroosiota kestävät ominaisuudet tekevät SiC:stä houkuttelevan materiaalivalinnan, joka mahdollistaa dynaamisen tiivistystekniikan sekä kulumista/eroosiota/eroosiota kestävät komponentit, joita käytetään monissa teollisissa sovelluksissa - kuten 3D-tulostuksessa/ 3D-tulostuksessa käytettävät ilmailu- ja avaruustekniikan komponentit/kolmiulotteisessa tulostuksessa käytettävät komponentit/ballistiikka/kemiallinen prosessointi/kemiallinen prosessointi/kemiallinen prosessointi/kemiallinen prosessointiteollisuus/ballistiikka/kemiallinen prosessointiteollisuus/kemiallinen prosessointiteollisuus jne. piikarbidikeramiikan lämpöstabiilius mahdollistaa sen soveltuvuuden muuhun teolliseen käyttöön, mukaan lukien ilmailu- ja avaruusalalla; kulumista/eroosiota kestävät pumppujen komponentit, jotka toimivat ohjaavina/heijastavina elementteinä, joita käytetään putkistojärjestelmissä jne.

Fysikaaliset ominaisuudet

Piikarbidi (SiC) on kova materiaali, jonka Mohsin asteikon luokitus on 9, timantin (10) ja alumiinioksidin (9) välissä. Lisäksi SiC:llä on erinomainen korroosionkestävyys; se on erittäin stabiili ilmassa ja kestää samalla monien yleisten kemikaalien, kuten happojen, emästen ja sulan suolan, aiheuttamaa hajoamista. Lisäksi sen alhainen laajenemisnopeus tekee siitä melko kestävän lämpöshokkeja vastaan.

Piikarbidin kemiallinen rakenne koostuu yhteenliitetyistä hiili- ja piitetraedereistä, joita pitävät yhdessä vahvat sidokset sen kideruudussa, mikä antaa sille erinomaisen lujuuden. Useimmat orgaaniset liuottimet eivät vaikuta piikarbidiin, eikä se reagoi veden tai hapen kanssa, mutta reagoi kloorin kanssa korkeissa lämpötiloissa muodostaen SiO2:ta. Piikarbidilla on erinomainen kulumiskestävyys, sitkeä pinta, joka kestää suuria kuormia ja iskuja, alhainen lämmönjohtavuuskerroin, hyvä lämpölaajenemiskerroin ja se kestää useimpia happoja.

Panssarikeramiikasta on tullut yksi hyödyllisimmistä nykyisin käytetyistä kehittyneistä keraamisista materiaaleista, joita käytetään niinkin erilaisissa sovelluksissa kuin leikkuutyökaluissa, rakennemateriaaleissa, kuten keraamisista levyistä valmistetuissa luotiliivien levyissä, autojen komponenteissa, kuten jarrulevyissä ja voimansiirron osissa, salamansuojissa ja jopa tähtitieteellisten teleskooppien peileissä.

Onko piikarbidi keraaminen, piikarbidin tuotantoon liittyy useita tekniikoita, joista kaksi yleisintä ovat reaktiosidottu ja suorasintrattu. Reaktiosidottu SiC voidaan muodostaa sekoittamalla jauhemaista SiC:tä jauhemaista hiiltä ja pehmitintä ennen muotoon puristamista, minkä jälkeen siihen syötetään kaasumaista tai nestemäistä piitä, jolloin muodostuu ohut mutta tiivis kerros SiC:tä sen ympärille, jonka kanssa se reagoi. Suorasintratussa tuotannossa vihreä tai musta piikarbidi asetetaan valokaariuuniin korkeissa lämpötiloissa ja kovassa paineessa, jolloin molemmissa prosesseissa reaktiokohtien ympärille muodostuu tiheä kerros.

Piikarbidilla on lukuisia elektronisia sovelluksia sen fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien lisäksi. Koska piikarbidi on laajan kaistanleveyden omaava puolijohdemateriaali, se pystyy kantamaan suuria jännitteitä pienemmällä vuotovirralla kuin vastaavat laitteet, mikä tekee siitä sopivan tehoelektroniikan sovelluksiin. Lisäksi piikarbidi on osoittautunut kestävämmäksi korkeissa lämpötiloissa kuin muut materiaalit, kuten piidioksidi.

Kemialliset ominaisuudet

Piikarbidi (SiC ja karborundi) on kiteinen teollisuusmineraali, jota käytetään sekä puolijohteena että keraamisena. Puhtaassa muodossaan se on väritöntä, mutta epäpuhtauksista riippuen se voi muuttua vihreäksi tai siniseksi. Kukin kerros tässä rakenteessa koostuu kahdesta hiiliatomista, jotka on yhdistetty yhteen piiatomiin ja jotka muodostavat tetraedrisen sidoskonfiguraation neljän muun piiatomin kanssa muodostaen monityyppisiä rakenteita tai rakenteita, joissa kerrosten pinoaminen on järjestetty eri tavoin, mikä johtaa erilaisiin monityyppeihin tai rakenteisiin.

Ceramica on yksi kovimmista kehittyneistä keraamisista materiaaleista, ja sen sulamispiste on erittäin korkea. Se on kemiallisesti inertti ja reagoi vain hyvin vähän, kun se altistuu tietyille hapoille (suolahapoille, rikkihapoille ja fluorivetyhapoille) tai emäksille, kuten väkevälle natriumhydroksidille; lisäksi se toimii erinomaisena lämpöeristeenä ja sillä on korkea korroosionkestävyys muiden kuin oksidikeraamisten tuotteiden joukossa.

Piikarbidi on yksi kovimmista materiaaleista, vain boorikarbidin ja timantin rinnalla. Sitä käytetään laajalti leikkaustyökaluissa sen äärimmäisen kovuuden vuoksi sekä autojen jarruissa, luotiliiveissä ja muissa rakenteissa sen lujuuden ja iskunkestävyyden vuoksi. Tulenkestävät aineet ja keramiikka käyttävät piikarbidia sen alhaisen lämpölaajenemiskertoimen ja lämpöshokkien kestävyysominaisuuksien vuoksi; elektroniikka käyttää sitä sen sähköisten ominaisuuksien vuoksi - korkea sähkökentän läpilyöntikestävyys ja suurin virrantiheys ovat vain joitakin esimerkkejä.

Piikarbidi tarjoaa ylivoimaisen jännitekestävyyden, kun sitä käytetään elektronisissa piireissä, ja se päihittää galliumnitridin korkeajännitesovelluksia käyttävissä järjestelmissä, ja sen vuotovirta on pienempi korkeammissa lämpötiloissa. Toinen keskeinen etu on sen pienempi vuotovirta näissä lämpötiloissa.

Moissanite valmistetaan piidioksidista, joka on pelkistetty hiilen kanssa korkeissa lämpötiloissa sähköuunissa. Löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 1893 moissanitiksi sen muodostumisesta Arizonan Canyon Diablon meteorikraatterista. Edward Goodrich Acheson löysi sen vahingossa yrittäessään valmistaa keinotekoisia timantteja 1800-luvun alkupuolella; lopulta hän kehitti prosessit sen massatuotantoon.

Mekaaniset ominaisuudet

Onko piikarbidi keraaminen, Keraamisten materiaalien mekaaniset ominaisuudet määräytyvät sen mukaan, miten ne muotoutuvat kuormituksen alaisena, ja niihin kuuluvat vetolujuus, iskunkestävyys, taivutuslujuus ja laminaarien välinen leikkauslujuus. Nämä ominaisuudet riippuvat sekä sen rakenteesta että ympäristöstä. Piikarbidilla on epäsäännöllinen kiderakenne, joka koostuu hiili-pii tetraedrisistä sidoksista. Alhaisen tiheytensä ansiosta se tarjoaa sekä kovuutta ja kestävyyttä että kemiallista ja termistä stabiilisuutta korkeissa lämpötiloissa; lisäksi se kestää korroosiota ja sillä on laajan kaistanleveyden ominaisuudet, minkä vuoksi se on käyttökelpoinen puolijohteissa ja tehoelektroniikan sovelluksissa.

Piikarbidin kovuus riippuu sen puhtaudesta ja muodostumistavasta. Kaupallisten monikiteisten jauheiden kovuus vaihtelee yleensä 10-20 MPa:n välillä, kun taas yksikiteisten jauheiden kovuusarvot ovat paljon korkeammat, joissakin tapauksissa jopa 80 MPa. Myös hiukkaskoolla on merkitystä; suuremmilla rakeilla on yleensä alhaisemmat kovuusarvot kuin pienemmillä rakeilla.

Piikarbidikeramiikkaa voidaan valmistaa kahdella eri prosessilla - reaktiosidonta ja sintraus - jotka molemmat vaikuttavat merkittävästi sen mikrorakenteeseen. Reaktiosidottu piikarbidi muodostetaan infiltroimalla jauhemaista piitä ja hiiltä sisältäviä kompakteja massoja nestemäisellä piillä, joka reagoi hiilen kanssa muodostaen lisää piikarbidia, joka sitten sitoutuu alkuperäisiin piikarbidihiukkasiin muodostaen sitkeitä ja hauraita materiaaleja, joilla on alhainen tiheys; toisaalta sintraamalla saadaan aikaan tiheämpiä mutta hauraampia materiaaleja, joilla on hyvät mekaaniset ominaisuudet.

Piikarbidia valmistettiin ensimmäisen kerran massatuotantona vuonna 1893 alkaen hioma-aineeksi. Siitä lähtien sitä on käytetty muun muassa hiomalaikoissa, leikkuutyökaluissa, teollisuusuunien tulenkestävissä vuorauksissa, luodinkestävien liivien keraamisissa levyissä ja elektroniikkasovelluksissa, kuten valodiodeissa (LED) ja varhaisten radioiden ilmaisimissa.

Piikarbidin hiomiskyky on tehnyt siitä tehokkaan korvaajan timantille työkalupaloissa ja hiomalaikoissa sekä kuluvissa osissa, kuten hiomalaikoissa ja autojen jarruissa. Lisäksi piikarbidi sopii erinomaisesti sähköuunien tulenkestäviksi materiaaleiksi sekä lämmityselementeiksi jännitteelle herkissä laitteissa, kuten termistoreissa ja varistoreissa.