Карбід крэмнія
Карбід крэмнія
Для вытворчасці вырабаў з карбіда крэмнія выкарыстоўваецца тэхналогія рэакцыйнага спекання. У працэсе вытворчасці зыходная загатоўка, атрыманая прэсаваннем сумесі парашкоў карбіду крэмнія і графіту, прапіваецца расплавам крэмнія, пасля чаго спечаная загатоўка падвяргаецца механічнай апрацоўцы. Асноўнае ўласцівасць керамікі на аснове карбіда крэмнія як матэрыял для подшипников і ўшчыльненняў вадкаснага трэння – гэта вельмі высокая зносаўстойлівасць у высокіх жорсткіх умовах абразіўнага нашэння і падвышанай тэмпературы, забяспечваемая спалучэннем цвёрдасці і высокай цеплаправоднасці. Некаторыя фізіка-механічныя ўласцівасці матэрыялу карбид кремния ў зраўненні з цвёрдым сплавам і силицированным графитом прыведзены ў наступнай табліцы.
Характарыстыка матэрыялу | Карбід крэмнія | Самосвязанный карбид кремния | ВК6ОМ | Сіліцыраваны графіт СГ-Т |
| Плотнасць, г/см³ | 3,05 | 3,1 | 14,8 | 2,6 |
| Склад | 92 % карбіда крэмнія | 99 % карбіда крэмнія | Карбід вольфрама | 50% карбіда крэмнія |
| Прэдзел трываласці на выгіб, МПа | 320…350 | 350 – 450 | 1700…1900 | 90…110 |
| Прэдзел трываласці на сціск, МПа | 2300 | 2500 | 3500 | 300…320 |
| Модуль упругасці, ГПа | 380 | 390-420 | 550 | 95 |
| Цвёрдасць | 87…92 HRC | 90…95 гадзін | 90 HRA | 50…70 гадзін кручэння |
| Трещиностойкость, МПа*м1/2, у межах | 3,5 –4,5 | 4 – 5 | 8-25 | 2-3 |
| Каэфіцыент цеплаправоднасці пры 100°С, Вт/(м°К) | 140 – 200 | 80 – 130 | 75…85 | 100…115 |
| Коэф. цёплага пашырэння пры 20-1000°С, К-1*10-6 | 3,5…4,0 | 2,8 – 4 | 4,5 | 4,6 |
| Вязкасць разбурэння, МПа*м1/2 | 3,5 | 5 | 10…15 | 3…4 |
Вобласць прымянення падшыпнікаў з карбіда крэмнія абумоўлена, у асноўным, яго высокай зносастойкасцю і цеплаправоднасцю. Вядома, што рэсурс працы дэталяў з карбіда крэмнія ў абразіўных асяроддзях у разы вышэй, чым у інструментальных сталей і графітаў, і ў 1,5-2 разы, чым у цвёрдых сплаваў. Высокая цеплаправоднасць істотна зніжае градыент тэмпературы ў элементах подшипника і разам з нізкім каэфіцыентам стабільнасці тэрмічнага пашырэння забяспечвае геаметрычныя характарыстыкі (велічыню працоўнага зазору і форму паверхні трэння) у шырокім дыяпазоне працоўных тэмператур. Указанае спалучэнне высокай цеплаправоднасці і нізкага каэфіцыента тэрмічнага пашырэння вызначае высокую термостойкость карбіда крэмнію. Ён здольны вытрымліваць дзесяткі тэрмаўдараў да 1000-1300°С;. Карбід крэмнія працуе да тэмпературы 1350°С, што дазваляе выкарыстоўваць яго ва ўсіх вядомых нам працэсах нафтаперапрацоўкі. У якасці прыкладу можна прывесці выкарыстанне карбіду крэмнія ў награвальніках, працягла якія працуюць на паветры пры тэмпературы каля 1400°С. Вялікае значэнне мае хімічная ўстойлівасць карбіду крэмнія да прадуктаў нафтахіміі. За рубежом ў хімічнай прамысловасці вельмі шырока выкарыстоўваюцца вырабы з карбіда крэмнія, у прыватнасці, пры высокіх тэмпературах.
Дзякуючы сваім унікальным фізіка-хімічным і прочностным характарыстыкам кераміка з карбіда крэмнія асабліва ў апошнія 5-10 гадоў шырока выкарыстоўваецца як найбольш удачны матэрыял з пункту гледжання, інэртнасці, трываласці, зносаўстойлівасці, термостойкости і цеплаправоднасці.
Вобласць: прымяненнепары трэніровак ва ўзлах торцавага ўшчыльнення насосных агрэгатаў выкарыстоўваюцца для перакачкі нафтапрадуктаў, сціснутага газу. Створаны і ўкамплектаваны дэталямі (крылчатка, вал, пары трэнінгу) з карбіда крэмнію хімічныя стойкія насосы для працы ў агрэсіўных серадах, а таксама ўкамплектаваны парамі трэнінгу ва ўзлах апорных апор у пагрузных насосах.
Карбід крэмнія таксама выкарыстоўваецца для вырабу сапел і форсунок для падачы газу ў зону керамічнага плаўлення шкла і металаў, спекання шкла.
· Сопла розных тыпаразмераў з карбіда крэмнія:
- для пескоструйных установак;
- для высокатэмпературных пескоструйных установак (тэмпература пяску каля 1000 °С), якія выкарыстоўваюцца для ачысткі ад нагара труб на прадпрыемствах нафтаздабываючай прамысловасці і нефтепереработки;
- для факелаў газавых печаў, у тым ліку стекловарочных печаў з працягласцю бесперапыннай працы больш за 2 гады;
· Конфузоры розных тыпаразмераў з карбіда крэмнія для газавых стекловаренных печы для варкі хрусталя, узамен чугуна. Працуюць на Нікольскім заводзе «Чырвоны гігант» больш за пяць гадоў пры тэмпературы 1300 °С, дзе чугунныя працавалі 2-3 месяцы;
· Пліты розных тыпаразмераў з карбіда крэмнія для футероўкі печы з працоўнай тэмпературай да 1400 °С у паветраным асяроддзі і да 2000 °С у вакууме;
· У плавільных печах, дзе сплавляемый матэрыял не рэагуе з крэмам або карбідам крэмнія, карбид крэмнія замяняе плаціну і графіт;
· У індукцыйных печах па плаўленні сплаваў для корпусаў гадзін графітавыя тыглі замяняюцца на карбид кремния і працуюць трэці год замест двух месяцаў пры тэмпературы да 1000 °С.
Хімічная ўстойлівасць самасвязаннага карбіда крэмнія
Серада | Канцэнтрацыя, % | Тэмпература, °С | Час, 24 гадзіны | Карозія, мм/год | Сопротивление карозіі |
| Саляная кіслата | 35 | 72 | 4.2 | 0,01 | A |
| Уксусная кіслата | 50 | 70 | 4.2 | 0,00 | A |
| Фосфорная кіслата | 50 | 70 | 4.2 | 0,01 | A |
| Чорная кіслата | 95-98 | 70 | 4.2 | 0,00 | A |
| Чорная кіслата | 50 | 70 | 4.2 | 0,01 | A |
| Азотная кіслата | 60 | 70 | 4.2 | 0,00 | A |
| Едкі натр | PH=14 | 70 | 4.2 | 0,02 | A |
| Едкі натр | 10 | 70 | 4.2 | 0,05 | C |
| Едкі натр | 30 | 70 | 4.2 | 0,1 | C |
| HF+HNO3 | 40+10 | 70 | 4.2 | 7.12 | C |
А – <= 0,1; В = 0,1 – 0,8; В – >= 0,8
Хімічная ўстойлівасць карбіда крэмнія
Серада | Канцэнтрацыя, % | Тэмпература, °С | Карозія, мм/год |
| Чорная кіслата | 95-98 | 160±10 | 0,06 |
| Едкі натр | 30 | 100 | 0,06 |
| Фосфорная кіслата | 85 | 300±10 | 0,28 |
| Азотная кіслата | 60 | 20±1 | 0,06 |
| Гідроокісь калія | 45 | 100 | 0,12 |
| Саляная кіслата | 20 | 100 | 0,12 |
| HF:HNO3 | 40+10 | 60±2 | 6,5 |
ТАА «Shandong Zhongpeng Special Ceramics» з'яўляецца адным з найбуйнейшых вытворцаў новых керамічных матэрыялаў на аснове карбіду крэмнію ў Кітаі. Тэхнічная кераміка з карбіду крэмнію: цвёрдасць па Моосу складае 9 (новая цвёрдасць па Моосу — 13), выдатная ўстойлівасць да эрозіі і карозіі, выдатная ўстойлівасць да ізаляцыі і антыакіслення. Тэрмін службы вырабаў з карбіду крэмнію ў 4-5 разоў даўжэйшы, чым у матэрыялаў з 92% аксіду алюмінію. MOR RBSiC у 5-7 разоў вышэйшы, чым у SNBSC, таму яго можна выкарыстоўваць для больш складаных формаў. Працэс разліку коштаў хуткі, пастаўка адпавядае абяцанням, а якасць не мае сабе роўных. Мы заўсёды імкнемся да сваіх мэтаў і аддаем свае сэрцы грамадству.
