Застосування карбіду кремнію в вогнетривких матеріалах

Карбід кремнію поступається тільки алмазу за твердістю і має високу зносостійкість. Це ідеальний матеріал для зносостійких трубопроводів, робочих коліс, насосних камер, циклонів і футеровки шахтних бункерів. Його зносостійкість становить 5 відсотків від терміну служби чавуну і гуми. -20 разів, це також один із ідеальних матеріалів для авіаційних злітно-посадкових смуг. Порошок карбіду кремнію наноситься на внутрішню стінку робочого колеса турбіни або блоку циліндрів за допомогою спеціального процесу, який може покращити його зносостійкість і подовжити термін служби в 1-2 рази.

Завдяки високій теплопровідності та малому коефіцієнту теплового розширення карбіду кремнію стійкість вогнетривів із карбіду кремнію до теплового удару дуже висока. Стійкість до термічного удару виробів з карбіду кремнію також тісно пов’язана з типом і властивостями склеювальної основи.

Тест підтверджує: помістіть зразок в електричну піч при 1200 градусах і нагрійте його протягом 20 хвилин, потім вийміть його та охолодіть на повітрі та виміряйте зміну модуля пружності. Модуль пружності виробів із карбіду кремнію, зв’язаних силікатним зв’язком, демонструє відносно м’яку та поступову тенденцію до зниження зі збільшенням кількості випробувань на холод і термічний удар, тоді як вироби з карбіду кремнію, зв’язані нітридом кремнію, відрізняються. Перед 30 холодними випробуваннями модуль пружності змінюється дуже мало зі збільшенням кількості випробувань на термічний удар і може підтримувати досить постійне значення. Однак після 31 випробування на термічний удар модуль пружності зразка швидко падає і раптово руйнується. Вироби з карбіду кремнію, пов’язані з оксинітридом кремнію, схожі на вироби з карбіду кремнію, пов’язані з силікатним зв’язком, і немає раптової поломки. Модуль пружності демонструє помірну тенденцію до зниження зі збільшенням кількості випробувань на термічний удар.

У фактичному процесі нанесення, оскільки можна спостерігати розширення, розтріскування та деформацію продукту з силікатного зв’язку карбіду кремнію після термічного удару, термін служби матеріалу можна легко передбачити.

Завдяки хорошій теплопровідності самого карбіду кремнію теплопровідність вогнетривких матеріалів з високим вмістом карбіду кремнію вища, а теплопровідність переважно перевищує 14,4 Вт/(м•K). Використовується для теплообмінників, сагарів, водяних стінок вугільних газифікаторів, меблів для печей непрямого нагріву тощо. Теплопровідність поверхні частинок виробів із карбіду кремнію поступово зменшуватиметься під час використання. Певний вплив на теплопровідність виробів з карбіду кремнію мають властивості склеювального основного матеріалу.

Карбід кремнію має хорошу стійкість до окислення. Окислення слабке нижче 1300 градусів, а очевидне окислення відбувається вище 1300 градусів. Під час окислення утворюється захисна плівка SiO2, яка може перешкоджати окисленню карбіду кремнію.

Стійкість до окислення вогнетривких виробів з карбіду кремнію також суттєво змінюється залежно від типу склеювального основного матеріалу. Низьку стійкість до окислення комбінованих продуктів з нітриду кремнію з карбіду кремнію можна пояснити їх мікроструктурними характеристиками. Оскільки основний матеріал виробів з карбіду кремнію, зв’язаних нітридом кремнію, має форму переплетених волокон, газопроникність висока, а захисний ефект на частинки карбіду кремнію невеликий; у той час як у виробах з карбіду кремнію, пов’язаних із силікатними зв’язками та оксинітридом кремнію, поверхня частинок карбіду кремнію покрита суцільним основним матеріалом, тому він має сильні антиокислювальні властивості. Властивості стійкості до окислення карбіду кремнію, пов’язаного силікатним зв’язком, і карбіду кремнію, пов’язаного оксинітридом кремнію, демонструють схожу поведінку в наведених вище тестах, але можуть чітко показати відмінності між ними при тривалому використанні.

SiC — це сполука з сильним ковалентним зв’язком, яка все ще зберігає високу міцність зв’язку при високій температурі, тому SiC має добру хімічну стабільність і не буде руйнуватися більшістю кислотно-основних розчинів. Карбід кремнію має більший кут змочування розплавленим металом і шлаком. У порівнянні з оксидними вогнетривами він має хорошу корозійну стійкість до різних твердих речовин, рідин і газів. Наприклад, Al2O3-SiC-C заливки та вироби, що використовуються в системах виробництва чавуну, кремнієва формована цегла для цементних печей і заготовки, що містять карбід кремнію, різні посудини для кислотно-лужної реакції тощо.

Карбід кремнію є типовою сполукою ковалентного зв’язку з багатьма чудовими властивостями, такими як стійкість до стирання, стійкість до високих температур, стійкість до корозії, висока теплопровідність, висока хімічна стабільність, широка заборонена зона та висока рухливість електронів. Він широко використовується в абразивах, вогнетривах, функціональній кераміці, металургійних аксесуарах та інших галузях промисловості. З розвитком соціальної економіки та технологій, карбід кремнію також буде використовуватися в більшій кількості полів.