کاربرد سیلیکون کاربید در مواد نسوز

کاربید سیلیکون از نظر سختی پس از الماس در رتبه دوم قرار دارد و دارای مقاومت سایش قوی است. این یک ماده ایده آل برای خطوط لوله مقاوم در برابر سایش، پروانه ها، محفظه های پمپ، سیکلون ها و پوشش های قیف معدن است. مقاومت به سایش آن 5 درصد از عمر مفید چدن و ​​لاستیک است. -20 بار، همچنین یکی از مواد ایده آل برای باندهای پرواز هوانوردی است. پودر سیلیکون کاربید با فرآیند خاصی بر روی دیواره داخلی پروانه توربین یا بلوک سیلندر پوشانده می شود که می تواند مقاومت در برابر سایش آن را بهبود بخشد و عمر مفید آن را 1 تا 2 برابر افزایش دهد.

به دلیل هدایت حرارتی بالا و ضریب انبساط حرارتی کم کاربید سیلیکون، مقاومت شوک حرارتی دیرگدازهای کاربید سیلیکون بسیار خوب است. مقاومت در برابر شوک حرارتی محصولات کاربید سیلیکون نیز ارتباط نزدیکی با نوع و خواص پایه اتصال دارد.

آزمایش ثابت می کند: نمونه را در کوره الکتریکی 1200 درجه قرار دهید و آن را به مدت 20 دقیقه گرم کنید، سپس آن را خارج کرده و در هوا سرد کنید و تغییر مدول الاستیک را اندازه بگیرید. مدول الاستیک محصولات کاربید سیلیکون پیوند شده با سیلیکات با افزایش تعداد آزمایش‌های شوک سرما و شوک حرارتی روند نزولی نسبتا ملایم و تدریجی را نشان می‌دهد، در حالی که محصولات کاربید سیلیکون با پیوند نیترید سیلیکون متفاوت هستند. قبل از 30 آزمایش چرخه سرد، کشش آن مدول با افزایش تعداد آزمایشات شوک حرارتی بسیار کمی تغییر می کند و می تواند مقدار نسبتاً ثابتی را حفظ کند. با این حال، پس از 31 آزمایش شوک حرارتی، مدول الاستیک نمونه به سرعت کاهش می یابد و ناگهان می شکند. محصولات کاربید سیلیکون با پیوند سیلیکون اکسی نیترید مشابه محصولات کاربید سیلیکون پیوند شده با سیلیکات هستند و هیچ خرابی ناگهانی وجود ندارد. مدول الاستیک با افزایش تعداد آزمایشات شوک حرارتی روند نزولی ملایمی را نشان می دهد.

در فرآیند کاربرد واقعی، از آنجایی که محصول کاربید سیلیکون پیوند شده با سیلیکات را می توان مشاهده کرد که پس از قرار گرفتن در معرض شوک حرارتی، منبسط، ترک خورده و تغییر شکل می دهد، عمر مفید مواد را می توان به راحتی پیش بینی کرد.

به دلیل رسانایی حرارتی خوب خود کاربید سیلیکون، رسانایی حرارتی مواد نسوز با محتوای کاربید سیلیکون بالا بیشتر است و رسانایی حرارتی عمدتاً بیش از 14.4W/(m•K) است. برای مبدل های حرارتی، سارگارها، دیواره های آب گازیفایرهای زغال سنگ، محصولات مبلمان کوره گرمایش غیر مستقیم و غیره استفاده می شود. رسانایی حرارتی سطح ذرات محصولات کاربید سیلیکون به تدریج در طول استفاده کاهش می یابد. خواص مواد پایه پیوندی تأثیر خاصی بر هدایت حرارتی محصولات کاربید سیلیکون دارد.

کاربید سیلیکون مقاومت اکسیداسیون خوبی دارد. اکسیداسیون زیر 1300 درجه ضعیف است و اکسیداسیون آشکار در بالای 1300 درجه رخ می دهد. اکسیداسیون یک فیلم محافظ شیشه ای SiO2 تولید می کند که می تواند اکسیداسیون کاربید سیلیکون را مهار کند.

مقاومت اکسیداسیون محصولات نسوز کاربید سیلیکون نیز به طور قابل توجهی با نوع ماده پایه پیوند متفاوت است. مقاومت کم اکسیداسیون محصولات کاربید سیلیکون ترکیبی نیترید سیلیکون را می توان با ویژگی های ریزساختاری آنها توضیح داد. از آنجایی که مواد پایه محصولات کاربید سیلیکون متصل به نیترید سیلیکون به شکل الیاف در هم تنیده است، نفوذپذیری گاز زیاد است و اثر محافظتی بر ذرات کاربید سیلیکون کم است. در حالی که در محصولات کاربید سیلیکون با پیوند سیلیکات و سیلیکون اکسی نیترید باند، سطح ذرات کاربید سیلیکون توسط یک ماده پایه پیوسته پوشیده شده است، بنابراین دارای خواص ضد اکسیداسیون قوی است. خواص مقاومت در برابر اکسیداسیون کاربید سیلیکون با پیوند سیلیکات و کاربید سیلیکون با پیوند سیلیکون اکسی نیترید در آزمایش‌های بالا رفتار مشابهی را نشان می‌دهد، اما می‌تواند به وضوح تفاوت بین آنها را در استفاده طولانی مدت نشان دهد.

SiC ترکیبی با پیوند کووالانسی قوی است که همچنان استحکام پیوند بالایی را در دمای بالا حفظ می‌کند، بنابراین SiC پایداری شیمیایی خوبی دارد و توسط اکثر محلول‌های اسید-باز فرسایش نمی‌یابد. کاربید سیلیکون زاویه خیس شدن بیشتری با فلز مذاب و سرباره دارد. در مقایسه با دیرگدازهای اکسیدی، مقاومت در برابر خوردگی خوبی در برابر جامدات، مایعات و گازهای مختلف دارد. به عنوان مثال، مواد ریخته‌گری Al2O{2}SiC-C و محصولات مورد استفاده در سیستم‌های آهن‌سازی، آجرهای قالب‌گیری شده با سیلیکون برای کوره‌های سیمان و ریخته‌گری‌های حاوی کاربید سیلیکون، مخازن مختلف واکنش اسید-باز و غیره.

کاربید سیلیکون یک ترکیب معمولی پیوند کووالانسی با خواص بسیار عالی است، مانند مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر حرارت بالا، مقاومت در برابر خوردگی، هدایت حرارتی بالا، پایداری شیمیایی بالا، شکاف باند وسیع و تحرک الکترون بالا. به طور گسترده ای در ساینده ها، نسوزها، سرامیک های کاربردی، لوازم جانبی متالورژی و سایر صنایع استفاده می شود. با توسعه اقتصاد اجتماعی و فناوری، کاربید سیلیکون نیز در زمینه های بیشتری استفاده خواهد شد.