სილიციუმ-ნახშირბადის ფხვნილები, რომლებიც კერამიკის სიმტკიცეს რევოლუციურად ცვლიან

სილიციუმის ნახშირბადი (SiC) არის ინერტული, მყარი კერამიკული მასალა გამორჩეული ფიზიკური თვისებებით. მისი სიმყარის გამო გამოიყენება თბინარმედეგ და აბრაზიურ მასალებში, ასევე მაღალტემპერატურულ სფეროებში, სადაც უმთავრესი მოთხოვნებია თერმული სტაბილურობა და ცვეთამედეგობა.

SiC-ზე მაგარი მხოლოდ ალმასი და ბორის კარბიდია. მაღალი სისუფთავის შემთხვევაში, SiC უფერო შეიძლება იყოს; სხვა შემთხვევაში, ლელის მეთოდით წარმოებისას, მას შეიძლება შავი ელფერი დაჰკრავდეს.

მყარობა

სილიციუმის ნახშირბადი — უფრო ცნობილი როგორც კარბორუნდი — არის სილიციუმისა და ნახშირბადისგან შემდგარი განსაკუთრებით მაგარი ქიმიური ნაერთი, რომელიც ბუნებაში მხოლოდ იშვიათად გვხვდება მოისანიტის სახით; თუმცა, XIX საუკუნის ბოლოდან მისი მასობრივი წარმოება ხორციელდება როგორც ფხვნილის, ისე კრისტალის სახით.

შავი სილიციუმის კარბიდი (SiC) ხშირად გამოიყენება აბრაზივებში მისი სიმყარისა და ცვეთაგამძლე თვისებების გამო. გარდა ამისა, SiC ასევე გამოიყენება როგორც მდგრადი საფარების, გამათბობლების/გამათბობელი ელემენტების, საჭრელი ინსტრუმენტებისა და ნახევარგამტარული სუბსტრატების ნაწილი, რომლებიც გამოიყენება LED-ებთან და სიმძლავრის მოწყობილობებთან ერთად.

ნიტრიდული კავშირებით შეკრული სილიციუმის კარბიდი (NB SiC) მზადდება ნიტრიდაციის ერქვოდე პროცესით, რომლის დროსაც ნედლეულის SiC მარცვლები გაცხელდება და ირევა აზოტის შემცველ ნაერთებთან, რათა მიიღოს მკვრივი და მექანიკურად მტკიცე კომპოზიტური მასალა. გარდა ამისა, სილიციუმის კარბიდის ამ ფორმას ახასიათებს სითბური შოკისადმი შესანიშნავი მდგრადობა, რაც საშუალებას აძლევს, გაუძლოს ტემპერატურის სწრაფ ცვლილებებს გაბზარვისა და დროთა განმავლობაში დაშლის გარეშე.

ძალა

სილიციუმის ნახშირბადი ერთ-ერთი ყველაზე მტკიცე არაოქსიდური კერამიკული მასალაა, რომელსაც ალმასსა და კუბურ ბორ-ნიტრიდს შორის ყველაზე მაღალი, განსაკუთრებით მაღალი ნოუპის სიხისტის მაჩვენებელი აქვს, რაც უზრუნველყოფს ხანგრძლივ ცვეთაგამძლეობას და ექსტრემალურ ტემპერატურებსა და დაძაბულობებს გამძლეობას.

შავი SiC-ის ფხვნილი ფართოდ გამოიყენება საავტომობილო და ავიაკოსმოსურ ინდუსტრიებში ლითონისა და კერამიკის ნაწილების შესაწორებლად, მოსაპრიალებლად და მოსასმელად, რათა მიიღონ ზუსტი ზომები და გლუვი ზედაპირი. ალმასთან შედარებით მისი მაღალი სიმტკიცის გამო, ეს აბრაზივი ხშირად ალმასის კონკურენტზე უპირატესობას იხვეჭს.

რეაქციული შეკვრის მქონე სილიციუმი-ნახშირბადი (RB SiC) მზადდება გამდნარი სილიციუმის შეტევით ფორთოხლიან ნახშირბადოვან მასალაში, რომელიც სასურველი ნაწილის ფორმას იღებს, რაც იძლევა მაღალი წარმადობის, ქიმიურად მდგრად სტრუქტურულ კერამიკას დაბალი თერმული გაფართოების კოეფიციენტით. RB SiC-ს შეხვდებით ტუმბოებსა და მექანიკურ ჰერმეტულ ბეჭდებში, საკისრებსა და სხვა დიდ ცვეთისადმი მდგრად კომპონენტებში.

მტკიცეობა

სილიციუმის ნახშირბადი დედამიწაზე ერთ-ერთი ყველაზე მაგარი ნივთიერებაა, რომელიც სიმაგრით მხოლოდ ალმასსა და ბორის ნახშირბადს ჩამორჩება. ამ წარმოუდგენელი სიმაგრის გამო, სილიციუმის ნახშირბადს შეუძლია გაუძლოს როგორც ექსტრემალურ წნევას, ისე მექანიკურ დაძაბულობას, რაც მას შესაფერისს ხდის საჰაერო-კოსმოსური კომპონენტების, საავტომობილო სფეროსა და საჭრელი ინსტრუმენტებისთვის.

მაღალი წარმადობის კერამიკა ძალიან მდგრადია კოროზიისა და ცვეთის მიმართ და უძლებს სწრაფ ტემპერატურულ ცვლილებებს გაბზარვისა და დეფორმაციის გარეშე. გარდა ამისა, მისი გადამუშავება შესაძლებელია ფუნქციურ კერამიკად, მოწინავე თბოგამძლე მასალებად და გამოყენებისთვის განკუთვნილ აბრაზივებად.

შავი სილიციუმის კარბიდის ფხვნილი (SiCp) არის აუცილებელი საშუალება ლითონის, კერამიკისა და მინის ზუსტი ზომებისა და გლუვი ზედაპირების მისაღებად მოსაჭრელ, მოსასწორებელ და მოსაპოლისტურ სამუშაოებში. როგორც აბრაზიული მასალა, ის გამოიყენება არა მხოლოდ ფოლადის მეტალურგიასა და ჩამოსხმის საწარმოებში, არამედ, თავისი მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობის გამო, ასევე როგორც მდგრადი მასალა. SiC-ის სხვა სახეობებია ნიტრიდულ-შეერთებული სილიციუმი-ნახშირბადი (NB SiC) და რეაქციულ-შეერთებული სილიციუმი-ნახშირბადის ნიტრიდი (SRBSN); ეს პროცესები SRBSN-ის მისაღებად მდგრადი ღუმელის გაცხელებას იყენებს.

მდგრადობა სიცხის მიმართ

სილიციუმის ნახშირბადი იდეალური მასალაა იმ სფეროებისთვის, რომლებიც ექსტრემალურ გამძლეობასა და სიმყარეს მოითხოვს, მაგალითად, ავტომობილის მუხრუჭებისთვის ან ბალისტიკურ ჟილეტებში გამოყენებული კერამიკული ფირფიტებისთვის. გარდა ამისა, ამ მასალას შესანიშნავი ქიმიური მდგრადობა ახასიათებს და შეუძლია გამდნარების გარეშე გაუძლოს მაღალ ტემპერატურასაც კი.

მოისაინიტის ერთ-ერთი ყველაზე მაგარი სინთეზური მასალაა, რომლის მოჰსის სიმყარის მაჩვენებელი 9-ის ტოლია და ალმასისას შეესაბამება. მიუხედავად იმისა, რომ ის ბუნებრივად იშვიათი მინერალის, მოისაინიტის, სახით არსებობს, ამ მაგარი სინთეზური ნივთიერების მასობრივი წარმოებისთვის სინტერინგის პროცესების მეშვეობით სილიციუმისა და ნახშირბადის ფხვნილებს იყენებენ.

სილიციუმის ნახშირბადის სიმტკიცე ანილირების შედეგად იზრდება პოლარულობის გარეშე ზედაპირების წყალბადის ბმის გამო და სასარგებლოა როგორც დეოქსიდატორი ფოლადის მეტალურგიაში, რადგან ხელს უწყობს კარბურირებას და ზრდის შენადნობი ელემენტების აღდგენის მაჩვენებლებს. თავისი თერმული სტაბილურობისა და ქიმიური ინერტულობის გამო, ნახევარგამტარული ვაფერების დამუშავების მოწყობილობების სილიციუმის ნახშირბადის კომპონენტები უზრუნველყოფენ საიმედო მუშაობას მაღალტემპერატურულ გარემოშიც კი.

წარმადობა

სილიციუმ-ნახშირბადის ფხვნილები სიმყარისა და გამტარობის იდეალურ კომბინაციას წარმოადგენს, როდესაც გამოიყენება, როგორც აბრაზივი, ცვეთაგამძლე კერამიკული კომპონენტებისთვის, ასევე მაღალი წარმადობის სამრეწველო კერამიკული პროდუქტების შესაქმნელად სინტერინგის გზით შეკვრისთვის.

სილიციუმ-ნახშირბადოვანი კერამიკა დღესდღეობით ერთ-ერთ ყველაზე მოთხოვნად კერამიკულ მასალად იქცა თავისი გამორჩეული თვისებების გამო, რომლებიც მოიცავს უკიდურეს გამძლეობასა და კოროზიისადმი მდგრადობას, თერმულ სტაბილურობასა და სითბოსადმი ტოლერანტობას – ეს ისეთი თვისებებია, რომლებმაც ის მთავარ არჩევნად აქცია როგორც სამომხმარებლო საავტომობილო სამუხრუჭე სუპორტებისთვის, ასევე ქამრებისთვის განკუთვნილი პლაკეტებისთვის. სილიციუმ-ნახშირბადი უზრუნველყოფს როგორც სიმტკიცეს, ასევე თერმულ გამძლეობას.