Aplikace karbidu křemíku v žáruvzdorných materiálech

Karbid křemíku je na druhém místě za diamantem v tvrdosti a má silnou odolnost proti opotřebení. Je to ideální materiál pro otěruvzdorná potrubí, oběžná kola, čerpací komory, cyklony a obložení důlních násypek. Jeho odolnost proti opotřebení je 5 procent životnosti litiny a pryže. -20krát je to také jeden z ideálních materiálů pro letecké letové dráhy. Prášek karbidu křemíku je nanášen na vnitřní stěnu oběžného kola turbíny nebo bloku válců speciálním procesem, který může zlepšit jeho odolnost proti opotřebení a prodloužit životnost 1 až 2krát.

Vzhledem k vysoké tepelné vodivosti a malému koeficientu tepelné roztažnosti karbidu křemíku je odolnost žáruvzdorných materiálů z karbidu křemíku velmi dobrá. Odolnost výrobků z karbidu křemíku proti tepelnému šoku také úzce souvisí s typem a vlastnostmi pojivové báze.

Test dokazuje: vložte vzorek do elektrické pece na 1200 stupňů a zahřívejte jej po dobu 20 minut, poté jej vyjměte a ochlaďte na vzduchu a změřte změnu modulu pružnosti. Modul pružnosti produktů z karbidu křemíku vázaných silikátem vykazuje relativně mírný a pozvolný klesající trend s nárůstem počtu testů studených a tepelných šoků, zatímco produkty karbidu křemíku vázané nitridem křemíku jsou odlišné. Před 30 testy za studena se jeho elasticita Modul se s nárůstem počtu testů tepelného šoku mění velmi málo a může si udržet poměrně konstantní hodnotu. Po 31 zkouškách tepelného šoku však modul pružnosti vzorku rychle klesá a náhle se zlomí. Produkty z karbidu křemíku vázané oxynitridem křemíku jsou podobné produktům z karbidu křemíku vázaným silikátem a nedochází u nich k žádné náhlé poruše. Modul pružnosti vykazuje mírný klesající trend s nárůstem počtu testů tepelného šoku.

Vzhledem k tomu, že ve skutečném aplikačním procesu lze pozorovat, že produkt z karbidu křemíku vázaného silikátem expanduje, praská a deformuje se poté, co byl vystaven tepelnému šoku, lze snadno předvídat životnost materiálu.

Vzhledem k dobré tepelné vodivosti samotného karbidu křemíku je tepelná vodivost žáruvzdorných materiálů s vysokým obsahem karbidu křemíku vyšší a tepelná vodivost je většinou vyšší než 14,4W/(m•K). Používá se pro výměníky tepla, sagary, vodní stěny zplyňovačů uhlí, nábytkové výrobky pecí s nepřímým ohřevem atd. Tepelná vodivost povrchu částic výrobků z karbidu křemíku se bude během používání postupně snižovat. Vlastnosti základního pojiva mají určitý vliv na tepelnou vodivost produktů z karbidu křemíku.

Karbid křemíku má dobrou odolnost proti oxidaci. Oxidace je slabá pod 1300 stupněm a zjevná oxidace nastává nad 1300 stupněm. Oxidace vytváří ochranný film SiO2 skla, který může inhibovat oxidaci karbidu křemíku.

Odolnost vůči oxidaci žáruvzdorných výrobků z karbidu křemíku se také výrazně liší podle typu základního pojiva. Nízkou oxidační odolnost kombinovaných produktů karbidu křemíku z nitridu křemíku lze vysvětlit jejich mikrostrukturními charakteristikami. Protože základní materiál produktů z karbidu křemíku vázaných nitridem křemíku je ve formě propletených vláken, je propustnost pro plyny vysoká a ochranný účinek na částice karbidu křemíku je malý; zatímco v produktech karbidu křemíku vázaných silikátem a oxynitridem křemíku je povrch částic karbidu křemíku pokryt souvislým základním materiálem, takže má silné antioxidační vlastnosti. Vlastnosti oxidační odolnosti karbidu křemíku vázaného silikátem a karbidu křemíku vázaného oxynitridem křemíku vykazují podobné chování ve výše uvedených testech, ale při dlouhodobém používání mohou jasně ukázat rozdíly mezi nimi.

SiC je sloučenina se silnou kovalentní vazbou, která si stále udržuje vysokou pevnost vazby při vysoké teplotě, takže SiC má dobrou chemickou stabilitu a nebude erodován většinou acidobazických roztoků. Karbid křemíku má větší úhel smáčení s roztaveným kovem a struskou. Ve srovnání s oxidovými žáruvzdornými materiály má dobrou odolnost proti korozi vůči různým pevným látkám, kapalinám a plynům. Například žárobetony Al2O3-SiC-C a výrobky používané v systémech výroby železa, křemíkové tvarované cihly pro cementářské pece a žárobetony obsahující karbid křemíku, různé acidobazické reakční nádoby atd.

Karbid křemíku je typická kovalentně vázaná sloučenina s mnoha vynikajícími vlastnostmi, jako je odolnost proti otěru, odolnost proti vysokým teplotám, odolnost proti korozi, vysoká tepelná vodivost, vysoká chemická stabilita, široká zakázaná pásma a vysoká mobilita elektronů. Je široce používán v brusivech, žáruvzdorných materiálech, funkční keramice, hutním příslušenství a dalších průmyslových odvětvích. S rozvojem sociální ekonomiky a technologií se karbid křemíku uplatní také ve více oborech.