Коли йдеться про «кераміку», багато хто спочатку думає про домашній посуд, декоративні вази – крихкі та ніжні, здавалося б, не пов’язані з «промисловістю» чи «хардкором». Але є вид кераміки, який руйнує це властиве враження. Її твердість поступається лише алмазу, вона може витримувати високі температури, протистояти корозії, а також бути ізольованою та провідною, стаючи «універсалом» у промисловій сфері. Вона єкарбідкремнієвої кераміки.
Від зносостійкого обладнання в шахтах до силових модулів у транспортних засобах нової енергетики, від високотемпературних компонентів в аерокосмічній промисловості до щоденних механічних ущільнень, карбідкремнієва кераміка непомітно підтримує ефективну роботу багатьох галузей промисловості завдяки своїм унікальним властивостям. Сьогодні давайте поговоримо про те, що відрізняє цю «надзвичайну» кераміку.
1. Надзвичайно жорсткий: «носій» у галузі зносостійкості
Найвідомішою перевагою карбідкремнієвої кераміки є її надвисока твердість та зносостійкість. Її твердість за шкалою Мооса поступається лише найтвердішому алмазу в природі, набагато твердіша за звичайну сталь, нержавіючу сталь і навіть глиноземну кераміку.
Ця «хардкорна» риса робить його блискучим у ситуаціях, коли йому потрібно протистояти зносу. Наприклад, у гірничодобувній та металургійній промисловості обладнання для транспортування шлакових та суспензійних розчинів (наприклад, робочі колеса шламових насосів та облицювання трубопроводів) часто змивається твердими мінеральними частинками протягом тривалого часу, а звичайні метали швидко еродують та пропускають воду. Компоненти, виготовлені з карбідокремнієвої кераміки, легко витримують це «стирання» та мають термін служби в кілька або навіть більше десяти разів довший, ніж у металевих компонентів, що значно знижує частоту та вартість заміни обладнання.
Не лише в промислових умовах, ми також можемо бачити його присутність у повсякденному житті – наприклад, у формі пари тертя з карбіду кремнію в механічних ущільненнях. Завдяки своїй чудовій зносостійкості він гарантує відсутність протікань в обладнанні та низькі втрати під час обертання на високій швидкості, що забезпечує стабільну роботу такого обладнання, як водяні насоси та компресори.
2. Чудова «стійкість»: ізоляція від високих температур та корозії
Окрім твердості, карбідкремнієва кераміка також має чудову стійкість до високих температур та корозійну стійкість, що дозволяє їй «триматися на своїх стійках» у багатьох «суворих умовах».
Що стосується стійкості до високих температур, навіть після тривалої експлуатації при температурі 1350 ℃ не відбувається розм'якшення чи деформації. Ця характеристика робить його «улюбленим» в аерокосмічній та військовій промисловості, наприклад, для використання як сопла для ракетних двигунів, футерівка для високотемпературних печей тощо. Він може безпосередньо контактувати з високотемпературним полум'ям або розплавленими металами для підтримки стабільності. У високотемпературних виробничих процесах, таких як промислові печі та металургійне безперервне лиття, карбідкремнієві керамічні компоненти також можуть замінити метали, які легко пошкоджуються під впливом високих температур, подовжуючи термін служби обладнання.
Щодо корозійної стійкості, карбідкремнієва кераміка має надзвичайно високу хімічну стабільність. Чи то кислота, луг, чи різні агресивні гази та рідини, її важко «розірвати». Тому в хімічній промисловості її часто використовують для виготовлення футерівки реакційних резервуарів, трубопроводів та клапанів для транспортування агресивних середовищ; у сфері охорони навколишнього середовища її присутність також можна побачити в обладнанні для очищення висококонцентрованих кислотно-лужних стічних вод, що гарантує відсутність корозії та стабільну роботу обладнання.
3. Універсальна «здібність»: «Функціональний майстер», який може бути одночасно жорстким і гнучким
Якщо ви вважаєте, що карбідкремнієва кераміка є лише «твердою» та «міцною», то ви її занадто недооцінюєте. Залежно від різних методів обробки, вона також може виконувати кілька функцій, таких як провідність, ізоляція та теплопровідність, що робить її функціональним матеріалом з багаторазовим використанням.
-Провідність та напівпровідникові властивості: шляхом легування іншими елементами, карбідкремнієва кераміка може перетворюватися з ізоляторів на провідники і навіть ставати напівпровідниковими матеріалами. Це дозволяє їй продемонструвати свої навички в галузі електронної енергетики, наприклад, у створенні силових модулів для транспортних засобів на нових джерелах енергії та основних компонентів для тягових перетворювачів у високошвидкісних поїздах. Порівняно з традиційними кремнієвими матеріалами, карбідкремнієві напівпровідники мають вищу ефективність провідності та нижче енергоспоживання, що може забезпечити швидшу зарядку та більший запас ходу транспортних засобів на нових джерелах енергії, а також зробити енергетичне обладнання меншим та ефективнішим.
-Відмінна теплопровідність: Теплопровідність карбідкремнієвої кераміки значно перевищує теплопровідність звичайної кераміки і навіть наближається до теплопровідності деяких металів. Ця особливість робить її ідеальним матеріалом для розсіювання тепла, наприклад, у тепловідвідній підкладці світлодіодних ламп та електронних мікросхем, вона може швидко відводити тепло, запобігати пошкодженню обладнання через перегрів, а також підвищувати термін служби та стабільність.
4. Нарешті: Карбідкремнієва кераміка, «невидима рушійна сила» промислової модернізації
Від «твердої та зносостійкої» до «стійкості до високотемпературної корозії», а потім до «багатофункціональності», карбідкремнієва кераміка зламала уявлення людей про традиційну кераміку завдяки низці чудових властивостей, ставши ключовим матеріалом, що підтримує розвиток високоякісного виробництва, нової енергетики, енергозбереження та захисту навколишнього середовища. Вона не така поширена, як метал, і не така легка, як пластик, але в промислових сценаріях, які потребують «подолання труднощів», вона завжди покладається на свої «всемогутні» характеристики, щоб стати основною силою у вирішенні проблем.
З постійним розвитком технологій, вартість виробництва карбідокремнієвої кераміки поступово знижується, а сценарії застосування також постійно розширюються. У майбутньому як більш ефективне нове енергетичне обладнання, так і більш довговічне промислове обладнання можуть стати потужнішими завдяки додаванню карбідокремнієвої кераміки. Цей вид «всемогутнього матеріалу», прихований у промисловості, непомітно змінює наше виробництво та життя.
Час публікації: 20 вересня 2025 р.