你有没有想过,在高温、高压、强腐蚀的环境下,有哪些材料能够稳如泰山,发挥出惊人的性能?反应烧结碳化硅,就是这样一个神奇的材料。它不仅具有优异的耐高温、耐磨损、耐腐蚀性能,还广泛应用于冶金、机械、化工等多个领域。今天,就让我们一起深入了解一下反应烧结碳化硅的用途,看看它是如何在各个领域大放异彩的。
反应烧结碳化硅,是一种高性能的耐火材料,主要用于冶金、铸造、机械、化工等工业部门。它具有优良的热导性和耐高温性能,在高温使用过程中热膨胀系数小,对急热、急冷具有一定抗应变性能。另外,它对酸、碱性溶液的抗腐蚀性较强,具有良的化学稳定性。在冶金工业中,反应烧结碳化硅坩埚被广泛用于合金工具钢的冶炼和有色金属及其合金的熔炼。通过使用该坩埚,能够实现更好的热交换和材料熔化效果,提高金属的纯度和质量。
在铸造和机械工业中,反应烧结碳化硅也得到了广泛应用。它能够承受高温和强烈机械应力的作用,确保生产过程的稳定性和产品的质量。例如,碳化硅辊棒、横梁、冷风管等部件,在高温窑炉中发挥着重要作用,有效减少窑车重量,延长使用寿命。同时,碳化硅横梁、方梁、方管等材料,具有耐高温、抗氧化、高强度、耐极冷极热、抗热震性好、高温变小、热传导性好、耐磨、耐腐蚀等特点,作为节能耐火材料,在卫生陶瓷、日用瓷、电瓷、磁性材料、微晶石、粉末冶金、钢铁热处理等行业的高温窑炉中被广泛应用。
碳化硅陶瓷具有强度高、硬度高、化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好等特点。碳化硅作为特种陶瓷中的结构陶瓷类别,被广泛应用于各种先进制造领域。反应烧结碳化硅(Reaction-Bonded Silicon Carbide, RBSC)是将原料成型体(碳化硅微粉、石墨、炭黑、粘结剂及各种添加剂)在1720度高温下通过固相,液相和气相相互间发生化学反应,同时进行致密化和规定组分的合成,得到近尺寸的烧结体过程。反应烧结碳化硅具有高温强度大、抗氧化性强、耐酸碱腐蚀性强、热稳定性能好、热导率高、硬度仅次于金刚石具有高耐磨性。现已被加工成碳化硅喷火嘴烧嘴套、横梁辊棒、冷风管、辐射管、碳化硅耐磨内衬等各种耐高温,耐磨,耐腐蚀性产品。
碳化硅陶瓷材料具有缺陷敏感性强、高温烧结变形大、烧结后难以加工等特点,较难使用有模成型技术实现大尺寸、复杂结构的碳化硅产品制造。相对高端前沿材料的应用普及就相形见绌,严重制约了其在高新技术的发展步伐。3D打印技术的出现,为碳化硅陶瓷产品的制造带来了新的突破点。通过3D打印技术,可以制造出大尺寸、复杂结构的碳化硅产品,满足航空航天、军工、新能源和半导体等前沿技术领域的发展需求。
反应烧结SiC(Reaction Bonded Silicon Carbide, RB) 将碳化硅粉、碳粉与有机粘结剂混合,经过成型、干燥、排胶(脱脂),最后渗硅获得制品。国内外制造反应烧结碳化硅绝大部分都采用此方法。 烧结过程中几乎没有收缩及尺寸变化,具有烧结温度低、产品结构致密、生产成本低等优点,适合制备大尺寸复杂形状碳化硅陶瓷制品。 反应烧结SiC 的密度3.05g/cm3~3.15g/cm3,弹性模量380GPa~430GPa,弯曲强度350-500 MPa,断裂韧性4.0-5.0 MPa·m1/2。但随着Si 含量增加,强度和断裂韧性线性下降;当Si 含量一定时,随着SiC 晶粒尺寸减小,强度增大。高温下游离硅塑性增大,使材料的断裂韧性随温度增大,从室温下4 MPa·m1/2 增加到1200 下的12 MPa·m1/2。 为了保证渗硅的完全,素坯(-SiCC)应当具有足够的孔隙度。因此必须严格控制素坯密度,通过调整最初混合料中-SiC 和C 的含量、-SiC 的粒度级配、C 的形状和粒度