Zastosowanie węglika krzemu w materiałach ogniotrwałych

Węglik krzemu ustępuje tylko diamentowi pod względem twardości i ma dużą odporność na zużycie. Jest idealnym materiałem na odporne na zużycie rurociągi, wirniki, komory pomp, cyklony i wykładziny zasypów kopalnianych. Jego odporność na zużycie wynosi 5 procent żywotności żeliwa i gumy. -20 razy, jest to również jeden z idealnych materiałów na pasy startowe samolotów. Proszek węglika krzemu jest powlekany na wewnętrznej ściance wirnika turbiny lub bloku cylindrów w specjalnym procesie, który może poprawić jego odporność na zużycie i przedłużyć żywotność o 1 do 2 razy.

Ze względu na wysoką przewodność cieplną i mały współczynnik rozszerzalności cieplnej węglika krzemu odporność na szok termiczny materiałów ogniotrwałych z węglika krzemu jest bardzo dobra. Odporność na szok termiczny produktów z węglika krzemu jest również ściśle związana z rodzajem i właściwościami podkładu wiążącego.

Test udowadnia: włożyć próbkę do pieca elektrycznego o temperaturze 1200 stopni i ogrzewać przez 20 min, następnie wyjąć i schłodzić na powietrzu i zmierzyć zmianę modułu sprężystości. Moduł sprężystości produktów z węglika krzemu związanego z krzemianem wykazuje stosunkowo delikatną i stopniową tendencję spadkową wraz ze wzrostem liczby testów na zimno i szok termiczny, podczas gdy produkty z węglika krzemu związanego azotkiem krzemu są inne. Przed 30 testami cyklu zimnego, jego sprężystość Moduł zmienia się bardzo niewiele wraz ze wzrostem liczby testów szoku termicznego i może utrzymać dość stałą wartość. Jednak po 31 testach szoku termicznego moduł sprężystości próbki gwałtownie spada i nagle pęka. Produkty z węglika krzemu wiązane tlenoazotek krzemu są podobne do produktów z węglika krzemu wiązanych krzemianem i nie powodują nagłej awarii. Moduł sprężystości wykazuje delikatną tendencję spadkową wraz ze wzrostem liczby testów szoku termicznego.

W rzeczywistym procesie aplikacji, ponieważ można zaobserwować rozszerzanie się, pękanie i deformację produktu z węglika krzemu związanego z krzemianem po poddaniu go szokowi termicznemu, żywotność materiału można łatwo przewidzieć.

Ze względu na dobrą przewodność cieplną samego węglika krzemu, przewodność cieplna materiałów ogniotrwałych o wysokiej zawartości węglika krzemu jest wyższa, a przewodność cieplna przeważnie przekracza 14,4 W/(m•K). Wykorzystywane do wymienników ciepła, opadów, ścian wodnych gazyfikatorów węgla, produktów do pośredniego ogrzewania pieców itp. Przewodność cieplna powierzchni cząstek produktów z węglika krzemu będzie się stopniowo zmniejszać podczas użytkowania. Właściwości bazowego materiału wiążącego mają pewien wpływ na przewodność cieplną wyrobów z węglika krzemu.

Węglik krzemu ma dobrą odporność na utlenianie. Utlenianie jest słabe poniżej 1300 stopni, a oczywiste utlenianie występuje powyżej 1300 stopni. Utlenianie wytwarza szklaną warstwę ochronną SiO2, która może hamować utlenianie węglika krzemu.

Odporność na utlenianie produktów ogniotrwałych z węglika krzemu również różni się znacznie w zależności od rodzaju bazowego materiału wiążącego. Niską odporność na utlenianie połączonych produktów z węglika krzemu z azotkiem krzemu można wytłumaczyć ich właściwościami mikrostrukturalnymi. Ponieważ materiał bazowy produktów z węglika krzemu związanego z azotkiem krzemu ma postać przeplatanych włókien, przepuszczalność gazu jest wysoka, a działanie ochronne na cząstki węglika krzemu jest niewielkie; podczas gdy w produktach z węglika krzemu wiązanych krzemianem i tlenkiem krzemu, powierzchnia cząstek węglika krzemu jest pokryta ciągłym materiałem bazowym, dzięki czemu ma silne właściwości przeciwutleniające. Właściwości odporności na utlenianie węglika krzemu związanego z krzemianem i węglika krzemu związanego z tlenkiem krzemu wykazują podobne zachowanie w powyższych testach, ale mogą wyraźnie wykazywać różnice między nimi w długotrwałym użytkowaniu.

SiC to związek o silnym wiązaniu kowalencyjnym, który nadal utrzymuje wysoką siłę wiązania w wysokiej temperaturze, dzięki czemu SiC ma dobrą stabilność chemiczną i nie ulega erozji w większości roztworów kwasowo-zasadowych. Węglik krzemu ma większy kąt zwilżania stopionym metalem i żużlem. W porównaniu z tlenkowymi materiałami ogniotrwałymi ma dobrą odporność na korozję w stosunku do różnych ciał stałych, cieczy i gazów. Na przykład betony Al2O3-SiC-C i produkty stosowane w systemach produkcji żelaza, cegły formowane silikonem do pieców cementowych i betony zawierające węglik krzemu, różne reaktory kwasowo-zasadowe itp.

Węglik krzemu jest typowym związkiem kowalencyjnie związanym o wielu doskonałych właściwościach, takich jak odporność na ścieranie, odporność na wysokie temperatury, odporność na korozję, wysoka przewodność cieplna, wysoka stabilność chemiczna, szeroka przerwa energetyczna i wysoka ruchliwość elektronów. Znajduje szerokie zastosowanie w materiałach ściernych, materiałach ogniotrwałych, ceramice użytkowej, akcesoriach hutniczych i innych gałęziach przemysłu. Wraz z rozwojem ekonomii społecznej i technologii, węglik krzemu będzie również wykorzystywany w większej liczbie dziedzin.