Unter Atmosphärendruck gesintertes Siliciumcarbid wird nicht mehr nur als Schleifmittel, sondern zunehmend als neuartiger Werkstoff eingesetzt und findet breite Anwendung in Hightech-Produkten, beispielsweise in Keramiken aus Siliciumcarbid. Doch welche sechs Vorteile bietet das Sintern von Siliciumcarbid unter Atmosphärendruck und wie werden Siliciumcarbid-Keramiken eingesetzt?
Sechs Vorteile von unter atmosphärischem Druck gesinterten Siliciumcarbid-Werkstoffen:
1. Geringe Dichte
Das Siliziumkarbidmaterial hat eine geringere Dichte als Metall, wodurch das Gerät leichter ist.
2. Korrosionsbeständigkeit
Siliciumcarbid besitzt einen hohen Schmelzpunkt, chemische Inertheit und Temperaturwechselbeständigkeit. Es wird in Schleifmitteln, Keramiköfen und Siliciumcarbid-Rohlingen verwendet und findet Anwendung in der Schmelz- und Hüttenindustrie, beispielsweise in vertikalen Zylinderdestillationsöfen, bei Ziegeln, Auskleidungen von Aluminium-Elektrolysezellen, Wolfram, kleinen Öfen und anderen Siliciumcarbid-Keramikprodukten.
3. Bei hohen Temperaturen verringert sich der Wärmeausdehnungskoeffizient.
Siliciumcarbid wird bei hohen Temperaturen hergestellt. In manchen Hochtemperaturumgebungen werden Werkstoffe benötigt, die die von Siliciumcarbidkeramik gebotene Festigkeit und Präzision erfordern. Die Temperaturbeständigkeit von Siliciumcarbid liegt bei etwa 800 °C, die von Stahl hingegen nur bei 250 °C. Grob berechnet beträgt der durchschnittliche Wärmeausdehnungskoeffizient von Siliciumcarbid im Bereich von 25 bis 1400 °C 4,10⁻⁶ /°C. Messungen des Wärmeausdehnungskoeffizienten von Siliciumcarbid zeigen, dass dieser deutlich geringer ist als der anderer Schleifmittel und Hochtemperaturwerkstoffe. Gesintertes Siliciumcarbid unter Atmosphärendruck
4. Hohe Wärmeleitfähigkeit
Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Siliciumcarbid ist ein weiteres wichtiges Merkmal seiner physikalischen Eigenschaften. Sie ist deutlich höher als die anderer feuerfester Werkstoffe und Schleifmittel und etwa viermal so hoch wie die von Korund. Siliciumcarbid besitzt einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine hohe Wärmeleitfähigkeit, wodurch das Werkstück beim Erhitzen und Abkühlen weniger thermischen Spannungen ausgesetzt ist. Daher sind SiC-Bauteile besonders stoßfest.
5. Hohe mechanische Festigkeit, gute Steifigkeit
Die mechanische Festigkeit von Siliciumcarbid ist sehr hoch, wodurch Materialverformungen verhindert werden. Siliciumcarbid besitzt eine höhere mechanische Festigkeit als Korund.
6. Hohe Härte und Verschleißfestigkeit
Die Härte von Siliciumcarbid ist sehr hoch; die Härte nach Moss beträgt 9,2–9,6 und liegt damit nur hinter Diamant und Wolframcarbid. Im Vergleich zu metallischen Stählen bietet es hohe Härte, einen niedrigen Reibungskoeffizienten, relativ geringe Reibung, geringe Oberflächenrauheit und gute Verschleißfestigkeit ohne Schmierung. Darüber hinaus ist es beständig gegen äußere Einflüsse und verbessert die Oberflächentoleranz. Gesintertes Siliciumcarbid unter Atmosphärendruck
Anwendung von unter atmosphärischem Druck gesinterten Siliciumcarbidkeramiken
1. Herstellung von Spezialkeramiken aus Siliciumcarbid
Siliziumkarbid ist ein Werkstoff mit hoher Härte und geringen Kosten, aus dem Siliziumkarbidprodukte wie Dichtungen, Hülsen, kugelsichere Platten und Profile hergestellt werden können. Diese finden Anwendung in Gleitringdichtungen und verschiedenen Pumpen. Gesintertes Siliziumkarbid unter Atmosphärendruck
2. Herstellung von Spezialkeramik aus Zirkonoxid
Zirkonoxidkeramik zeichnet sich durch hohe Ionenleitfähigkeit, gute chemische und strukturelle Stabilität aus und hat sich zu einem viel untersuchten und eingesetzten Elektrolytmaterial entwickelt. Die Verbesserung des Herstellungsverfahrens von Zirkonoxid-basierten Elektrolytfilmen, die Senkung der Betriebstemperatur und der Herstellungskosten dieser Materialien sowie das Streben nach einer industriellen Anwendung sind wichtige zukünftige Forschungsrichtungen.
Veröffentlichungsdatum: 02.09.2023