Изделия из карбида кремния К-90
Описание Изделия из карбида кремния К-90
Для производства изделий из карбида кремния используется технология реакционного спекания. В процессе производства исходная заготовка, полученная прессованием смеси порошков карбида кремния и графита, пропитывается расплавом кремния, после чего спеченная заготовка подвергается механической обработке. Основное достоинство керамики на основе карбида кремния как материала для подшипников и уплотнений жидкостного трения - это очень высокая износостойкость в жестких условиях абразивного изнашивания и повышенных температур, обеспечиваемая сочетанием высокой твердости и высокой теплопроводности. Некоторые физико-механические свойства материала карбид кремния в сравнении с твердым сплавом и силицированным графитом приведены в следующей таблице.
Характеристика материала |
Карбид кремния |
Самосвязанный карбид кремния |
ВК6ОМ |
Силицированный графит СГ-Т |
|
Плотность, г/см3 |
3,05 |
3,1 |
14,8 |
2,6 |
|
Состав |
92 % карбида кремния |
99 % карбида кремния |
Карбид вольфрама |
50 % карбида кремния |
|
Предел прочности на изгиб, МПа |
320…350 |
350 - 450 |
1700…1900 |
90…110 |
|
Предел прочности на сжатие, МПа |
2300 |
2500 |
3500 |
300…320 |
|
Модуль упругости, ГПа |
380 |
390- 420 |
550 |
95 |
|
Твердость |
87…92 HRC |
90…95 HRC |
90 HRA |
50…70 HRC |
|
Трещиностойкость, МПа*м1/2, в пределах |
3.5 –4.5 |
4 – 5 |
8-25 |
2-3 |
|
Коэффициент теплопроводности при 100°С, Вт/(м°К) |
140 – 200 |
80 – 130 |
75…85 |
100…115 |
|
Коэфф. теплового расширения при 20-1000°С, К-1*10-6 |
3,5…4,0 |
2,8 – 4 |
4,5 |
4,6 |
|
Вязкость разрушения, МПа*м1/2 |
3,5 |
5 |
10…15 |
3…4 |
Область применения подшипников из карбида кремния обусловлена, в основном, его высокими износостойкостью и теплопроводностью. Известно, что ресурс работы деталей из карбида кремния в абразивных средах в разы выше, чем у инструментальных сталей и графитов, и в 1.5-2 раза, чем у твердых сплавов. Высокая теплопроводность существенно снижает градиент температуры в элементах подшипника и вместе с низким коэффициентом термического расширения обеспечивает стабильность геометрических характеристик (величину рабочего зазора и форму поверхности трения) в широком диапазоне рабочих температур. Указанное сочетание высокой теплопроводности и низкого коэффициента термического расширения определяет высокую термостойкость карбида кремния. Он способен выдерживать десятки термоударов до 1000-1300°С;. Карбид кремния работает до температуры 1350°С, что позволяет использовать его во всех известных нам процессах нефтепереработки. В качестве примера можно привести использование карбида кремния в нагревателях, длительно работающих на воздухе при температурах около 1400°С. Большое значение имеет химическая стойкость карбида кремния к продуктам нефтехимии. За рубежом в химической индустрии очень широко используются изделия из карбида кремния, в частности, при высоких температурах.
РЕАКЦИОННОСПЕЧЕННЫЙ КАРБИД КРЕМНИЯ (SiSiC)
| Наименование | Ед. изм. | Показатель |
| Температура использования | 0С | 1380 |
| Плотность | г/см3 | ≥3.02 |
| Открытая пористость | % | ≤0.1 |
| Прочность на изгиб | МПа |
250(20°С) 280 (1200°С) |
| Модуль упругости | ГПа |
300(1200°С) 330(20°С) |
| Теплопроводность | Вт/м·К | 45(1200°С) |
| Жесткость | 13 | |
| Устойчивость к кислоте и щелочи | высокая | |
СПЕЧЕННЫЙ КАРБИД КРЕМНИЯ (SSiC)
| Наименование | Ед. изм. | Показатель |
| Температура использования | 0С | 1380 |
| Плотность | г/см3 | ≥3.02 |
| Открытая пористость | % | ≤0.1 |
| Прочность на изгиб | МПа |
250(20°С) 280 (1200°С) |
| Модуль упругости | ГПа |
300(1200°С) 330(20°С) |
| Теплопроводность | Вт/м·К | 45(1200°С) |
| Жесткость | 13 | |
| Устойчивость к кислоте и щелочи | высокая | |
РЕКРИСТАЛЛИЗОВАННЫЙ КАРБИД КРЕМНИЯ (RSiC)
| Наименование | Ед. изм. | Показатель |
| Температура использования | 0С | 1380 |
| Плотность | г/см3 | ≥3.02 |
| Открытая пористость | % | ≤0.1 |
| Прочность на изгиб | МПа |
250(20°С) 280 (1200°С) |
| Модуль упругости | ГПа |
300(1200°С) 330(20°С) |
| Теплопроводность | Вт/м·К | 45(1200°С) |
| Жесткость | 13 | |
| Устойчивость к кислоте и щелочи | высокая | |
ОКСИДНО - СВЯЗАННЫЙ КАРБИД КРЕМНИЯ (OSiC)
| Наименование | Ед. изм. | Показатель |
| Температура использования | 0С | 1380 |
| Плотность | г/см3 | ≥3.02 |
| Открытая пористость | % | ≤0.1 |
| Прочность на изгиб | МПа |
250(20°С) 280 (1200°С) |
| Модуль упругости | ГПа |
300(1200°С) 330(20°С) |
| Теплопроводность | Вт/м·К | 45(1200°С) |
| Жесткость | 13 | |
| Устойчивость к кислоте и щелочи | высокая | |
Области применения:
Фурнитура и конструкционные элементы высокотемпературных печей;
Сопла различного назначения и насадки горелок, реторты;
Чехлы для термопар, жаропрочные трубы;
Тигли, стаканы, гильзы различной конфигурации;
Пары трения;
Нагреватели;
Элементы установок термического сжигания и т.д.
Преимущества материала:
Высокая механическая прочность;
Высокая твердость;
Стойкость к термоудару;
Высокая износостойкость в условиях абразивного изнашивания и повышенных температур;
Стойкость к коррозии и окислению;
Высокое сопротивление воздействию агрессивных сред;
Высокая электропроводность;
Низкий коэффициент термического расширения + высокая теплопроводность = высокая термостойкость, стабильность геометрических характеристик;
Высокая химическая стойкость.
