Silisyum karbür Özellikleri
Karborundum kumu olarak da bilinen silisyum karbür (SiC), doğada nadiren bulunur ve endüstride sentetik bir hammadde olarak yaygın olarak kullanılır. Mükemmel termal direnç ve aşınma direnci özellikleri kazanır. İki kristal formu vardır: kübik yapıya ait düşük sıcaklık morfolojisi β-SiC ve altıgen yapıya ait yüksek sıcaklık formu α-SiC. Silisyum karbürün rengine göre iki türü vardır: yeşil silisyum karbür ve siyah silisyum karbür.
Gerçek yoğunluğu 3,21g/cm3’tür ve ayrışma (süblimleşme) sıcaklığı 2600 santigrat derecedir.
Mohs sertliği 9,2 olan sert bir malzemedir.
SiC’nin termal genleşme katsayısı önemli değildir ve SiC’nin ortalama termal genleşme katsayısı, 25 °C~1400 °C × 10-6/°C aralığında 4,4’tür.
Silisyum karbürün performansı
Silisyum karbür yüksek bir termal iletkenliğe sahiptir (58,6W/m · K). Genellikle SiC içeriği ne kadar yüksek olursa sıcaklık o kadar düşük olur ve termal iletkenlik de o kadar yüksek olur. Düşük termal genleşme katsayısı ve yüksek termal iletkenlik, SiC refrakter malzemelerinin iyi termal şok stabilitesine sahip olmasını sağlayabilir.
Düşük sıcaklıklarda Silisyum karbürün kimyasal özellikleri nispeten stabildir ve mükemmel aşınma ve korozyon direncine sahiptir. Ayrıca kaynar hidroklorik asit, sülfürik asit ve hidroflorik asitte korozyona karşı dayanıklıdır. Ancak yüksek sıcaklıklarda bazı metaller, tuzlar ve gazlarla reaksiyona girebilir. Silisyum karbür, indirgeyici bir atmosferde 2600 ° C’ye kadar stabil kalır, ancak yüksek sıcaklıktaki oksitleyici bir atmosferde oksidasyon meydana gelir:
SiC+2O2 → SiO2+CO2
Ek olarak, Silisyum karbür malzemesi, güçlü kovalent bağa sahip ve oksitlerle zayıf sinterlenme kabiliyetine sahip, oksit olmayan bir malzemedir.
SiC, düşük termal genleşme katsayısı, yüksek termal iletkenlik, yüksek yüksek sıcaklık dayanımı, iyi cüruf direnci ve şekillendirme yeteneği gibi avantajlarından dolayı, malzeme özelliklerini, özellikle cüruf direncini ve termal şok stabilitesini geliştirmek için yaygın olarak kullanılan bir katkı maddesidir. koruyucu oksidasyon.
Silisyum karbür malzeme Kullanım Alanları:
Şekillendirilmiş Refrakter Malzemelerde Silisyum Karbür (SiC)
Şekillendirilmiş refrakter malzemelerde Silisyum karbür, SiC ürünleri yapmak için ana bileşen olarak veya yarı SiC ürünleri yapmak için katkı maddesi olarak kullanılabilir.
SiC refrakter malzemesi, SiC ürünleri olarak da bilinen, hammadde olarak endüstriyel SiC’den ateşlenen, ana bileşen olarak SiC’ye sahip bir tür gelişmiş refrakter malzemeyi ifade eder. SiC ürünleri, SiC içeriğine, bağlayıcı türüne ve ilave miktarına göre sınıflandırılabilir. Malzemelerin performansı büyük ölçüde malzemedeki SiC parçacıkları arasındaki bağlanma durumuna bağlıdır. Dolayısıyla SiC ürünleri genellikle bağlanma fazının türüne göre sınıflandırılır. Farklı bağlanma fazlarına göre oksit bağlı SiC, nitrür bağlı SiC, kendinden bağlı SiC, silikon infiltrasyon reaksiyonu sinterlenmiş SiC vb. gibi silisyum karbür seramikler vardır. Yarı SiC refrakter ürünler, ikincil olarak silisyum karbür içeren ürünlerdir
. veya yardımcı bileşen. Farklı malzemelerine göre kil klinker SiC ürünleri, yüksek alüminyum oksit karbür ürünleri ve korindon SiC ürünleri bulunmaktadır. Bu ürünlerde silisyum karbür bulunması nedeniyle termal şok stabilitesi, termal iletkenliği ve mukavemeti önemli ölçüde iyileştirilmiştir.
Kil klinker SiC ürünlerine az miktarda silisyum karbür eklenmesi, ürünlerin termal şok stabilitesinin iyileştirilmesinde önemli bir etkiye sahiptir. İçeriklerdeki SiC ince tozunun içeriği arttıkça, ürünlerin termal şok stabilitesi giderek artar. Yüksek alüminyum SiC ürünlerine uygun miktarda SiC (en uygun miktar %30) eklendiğinde ve uygun miktarda fosforik asit eklendiğinde ürünler yüksek termal şok stabilitesine, iyi termal iletkenliğe ve yüksek mukavemete sahiptir. Korindon SiC ürünlerine az miktarda SiC ince tozunun eklenmesi, bunların termal şok stabilitesini önemli ölçüde artırabilir. SiC ince toz miktarı arttıkça termal şok stabilitesi düzenli olarak artar. Örneğin, agrega olarak kahverengi korindon kullanılması, %10 SiC ince tozunun eklenmesi, bağlayıcı olarak fosforik asit kullanılması, yüksek basınçla şekillendirme ve çelik haddeleme ısıtma fırınları için kayar raylı tuğlalar üretmek üzere 1450 °C’de ısıl işlem uygulanması, uygulama etkisi şöyledir: iyi.
Amorf Refrakter Malzemelerde Silisyum Karbür (SiC)
Amorf refrakter malzemelerde silisyum karbür, SiC bazlı dökülebilir malzemelerin yapımında ana bileşen olarak kullanılabilir. Özellikle cüruf direnci ve termal şok stabilitesi açısından diğer dökülebilir malzemelerin performansını artırmak için bir katkı maddesi olarak çalışır. Dökülebilir özelliklerin SiC ile iyileştirilmesine yönelik araştırma esas olarak korundum dökülebilir malzemeler ve yüksek alümina dökülebilir malzemeler gibi yönlere odaklanmaktadır.
SiC’nin amorf refrakter malzemelerde en yaygın uygulaması, 20 yılı aşkın bir geçmişe sahip olan ve iyi bir performansa sahip olan yüksek fırın döküm kanalının çalışma astarıdır. Şu anda Al2O3-SiC-C dökülebilir malzeme, hem yurt içinde hem de yurt dışında daha büyük yüksek fırınlarda yaygın olarak kullanılmakta ve demir kanalının servis ömrünü büyük ölçüde uzatmaktadır. Ayrıca SiC içeren amorf refrakter malzemeler, demir çelik endüstrisinde sıcak metal ön işlemi, kupol ve indüksiyon fırınları için astar olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır; Çöp yakma fırınının yanma odası yan duvar kaplaması ve kazan borusu koruyucu kaplaması; Çimento sektöründe çimento fırını ön ısıtıcı astarı; Termik santrallerin siklon ayırıcı astarı, sirkülasyonlu akışkan yataklı kazanların yanma odası, astarı ve yüksek sıcaklık ayırıcısı; Pişirme fırını döken levhaların yanı sıra seramik endüstrisindeki silikon ve alüminyum çıkışlar.
Özetle, SiC ilavesi, Al2O3-SiO2 bazlı dökülebilir malzemelerin yüksek sıcaklık mukavemetini ve termal şok stabilitesini geliştirebilir. Ancak SiC’nin kurşun cüruf korozyonuna karşı direncine ilişkin araştırma henüz bildirilmemiştir.
Ancak SiC’nin havadaki oksijenle reaksiyona girmesi termodinamik olarak kolaydır. Pratik uygulamalarda, özellikle yüksek sıcaklıklar, düşük oksijen basıncı ve uzun vadeli etkiler altında SiC’nin oksidasyon hızı çok hızlıdır.
SiC yüzeyindeki yüksek sıcaklık oksidasyon katmanının mikro yapısının incelenmesi yoluyla, 1040 ~ 1560 ° C aralığında SiC malzemeleri tarafından üretilen oksidasyon katmanının, yüksek sıcaklık oksidasyon direncine ilişkin aşağıdaki özelliklere sahip olduğu bulunmuştur:
1) 1360 °C’nin altında SiC parçacıklarının yüzeyinde oluşan oksidasyon tabakası çok incedir. Mikro yapıda önemli bir değişiklik yoktur. Oksidasyon direnci iyidir ve oksidasyon direncinin stabil bir aşamasındadır.
2) Sıcaklık 1360 °C’yi aştığında SiC yüzeyindeki oksit tabakasının kalınlığı sıcaklığın artmasıyla önemli ölçüde artar. Oluşan oksit tabakası çok sayıda gözenek içerir. Ancak oksit tabakasının kademeli olarak artması nedeniyle SiC hala yeterince yüksek antioksidan performans sergilemektedir. Bu süreç bir geçiş aşamasıdır.
3) 1520 ° C’nin üzerinde oksit tabakasının kalınlığı daha büyüktür ve dış yüzey nispeten düzdür. Bununla birlikte, erimiş haldeki SiO2 güçlü bir akışkanlığa sahiptir, bu da SiC parçacıklarının kenarlarındaki ve köşelerindeki oksidasyon katmanını daha ince hale getirir. SiC oksidasyon reaksiyonundan çıkan gaz kaçmaya ve gözenekler oluşturmaya eğilimlidir. Bu, oksijenin girmesi için bir kanal sağlayarak SiC’nin oksidasyon hızını hızlandırır. Bu aşama hızlı bir oksidasyon aşamasıdır.
4) Yüzeyde oluşan SiO2 tabakası ile SiC matrisi arasında belirgin bir geçiş bölgesi yoktur.
