Heitari en RBSiC, þolmeiri en gamlar múrsteinar: Hagnýt leiðarvísir um kísilkarbíð bundið með nítríði

Nitríðbundið kísilkarbíð fær ekki sömu athygli og viðbragðsbundið eða brennt kísilkarbíð. Það er í lagi. Það er upptekið af því að styðja ofnvagna, klæða álfrumur og þola slitskemmdir sem oxíðbundnar múrsteinar þola ekki. Ég hef eytt nægum tíma með NSiC — einnig skrifað NBSiC eða nitride-bonded SiC — til að segja þetta skýrt: þetta er ekki “ódýr útgáfa” af þéttum SiC. Þetta er annað efni með annan tilgang.

Uppskriftin er einföld á blaði. Þú tekur kísilkarbíðkorn, bætir við kísilmálmi, mótar formið og brennir í nitri. Kísillinn umbreytist í kísilnítríð og það nítríð verður bindiefni sem heldur kísilkarbíðkornunum saman. Venjuleg hlutföll eru um 70–80% SiC og 20–30% Si₃N₄. Samdráttur við nítreringu er lítill, sem gerir það kleift að búa til stórar plötur, múrsteina og flókin form án aflögunarvandamála sem einkenna önnur keramik.

Hvað þú færð í fullunninni hlutnum

Þéttleiki er venjulega á bilinu 2,6–2,8 g/cm³. Opin porleiki í staðalflokkum er oft um 12–17%. Þessi porleiki er það fyrsta sem fólk misskilur. Þetta er ekki galli í eðli sínu. Þetta er ástæðan fyrir því að efnið þolir varmaskokk sem myndi sprengja fullþéttan líkama, og ástæðan fyrir því að það er léttara en bindu-SiC í kílnvagni. Sumar nútíma gerðir eru aftur brenndar eða formúlugerðar til að loka yfirborðsholrýmum með kísilskel. Þær haga sér frekar eins og þéttur hitaþolandi efni en svampur.

Styrkurinn er lægri en í þéttum SiSiC. Brotmodúll við stofuhita í venjulegum ofns- og hitaþolnum flokkum getur verið í tugum MPa, ekki 250 MPa sagan sem þú heyrir um bindireaksjónarbundnar geisla. Hinn gagnlegi hluti er hvað gerist við hitastig. Nitríðbundið kísilkarbíð heldur burðargetu vel fyrir ofan þann punkt þar sem frjáls kísill í viðbragðsbundnu SiC byrjar að mýkjast. Hagnýt þjónustuhiti er oft gefinn upp á bilinu 1450–1600 °C, allt eftir andrúmslofti, álagi og hvort um er að ræða fínan, steypðan kjarna eða grófari pressaðan múrstein. Þú munt samt beygja plötu ef þú treystir markaðstölum án þess að kanna álagsþol.

Hitaeinkennileiki er góður miðað við kordierít eða mullít, venjulega lægri en í þéttum RBSiC. Þensla er lítil. Sú samsetning, ásamt nítríðbindingu, er ástæðan fyrir því að húsgögnin þola upphitun og kólnun án þess að fá örsmáa sprungulínu á þriðjudegi.

Efnafræðilega er það seigt í mörgum iðnaðarumhverfum. Bráðið ál og kyrólít eru frægt dæmi: SiC með nítríðbindingu varð efnið sem valið var fyrir hliðarveggir í afoxunarsellum, því kolefnið brann upp og oxíðsteinninn entist ekki. Það þolir einnig betur slitskemmdir, margar slöggjar og óhreinan gas í síklónum en leirbundin SiC-múrsteinn. Það er þó ekki ódauðlegt. Sterk lútn, léleg nítrering með eftirliggjandi fríu kísli og óstjórnuð oxun á heita andlitinu munu samt eyða því.

Þar sem það virkar í raun

Kyndingarförðun er daglegt brauð. Mottur, plötur, settarar, staurar og bjálkar í salernisvörum, borðbúnaði, rafmagns postulíni og tæknilegum keramik. Borið saman við kordierít færðu hærri hitaþol, betri burðargetu, þynnri þversnið og minna dautt mass í ofninum. Þessi síðasta staðhæfing er ekki ljóðlist. Minni massa í ofnbúnaði þýðir meira magn af vörum og minna eldsneyti í hverjum hring.

Ál er hitt stóra heimilið. Hliðarveggsblokkir í pottlínum þurfa varmaleiðni, vélræna styrk og viðnám gegn baðefnafræði. NSiC sinnir því verki á verði sem verksmiðjur geta sætt sig við. Neðri hluti stafns í sprengikraftsofni, slitbelti í úrgang-til-orku ferlum og síklónfóðringar í námuvinnslu eða orkuframleiðslu byggja á sömu rökum: harðkorna SiC, bindiefni sem þolir hita og form sem hægt er að setja upp sem múrstein eða steyptan hlut.

Slitasvæði koma einnig fram — flísar, úðapípur, dæluhlutar — þegar umhverfið er heitt og slífandi en þú þarft ekki næstum tóma porosity í binduðu SiC. Ef slampið er kalt og eini óvinurinn er rennislífin, endist þétt SiSiC-fóðrun oft lengur. Ef óvinurinn er hiti ásamt sliti og hitahvörfum, byrjar NSiC að virðast snjall.

Hvernig það ber saman þegar einhver spyr: “Af hverju ekki bara að nota RBSiC?”

Kísilkarbíð sem er bundið með viðbragðsbinding er þéttara, sterkara og með minni innri spennu. Það hentar einstaklega vel til að framleiða bjálka, rúllur og nákvæmnisþolparta við hitastig undir um 1350–1380 °C. Yfir því er frjálst kísill drottnandi. NSiC hefur ekki þann málmpoel í örbyggingunni, svo það heldur áfram að starfa við hærri hita. Það er einnig raunhæfasta valið fyrir stór eldfast form þar sem innrennsli kísils í risastóran kubb er ekki tilgangurinn.

Endukristallað SiC þolir enn hærri hita og helst hreinna í sumum ofnloftum, en það er poraslegri og yfirleitt veikara. Oxíðbundið SiC er ódýrara en tapar í hitaþoli og höggþoli. Sinterað SiC er hinn dýri, þétti frændi og verðlagt í samræmi við það. NSiC er í flokknum þar sem verksmiðjur þurfa SiC-frammistöðu í stórum stykkjum án þess að kaupa rannsóknarstofu-keramik.

Hvað mistekst á vettvangi

Ófullkominn nítrering er hinn þögli morðingi. Blokk getur litið vel út að utan en falið eftirbleiki kísil eða veikt kjarna. Í álfrumu veldur það snemma tæringu. Í ofnplötu verður það oxun sem myljar yfirborðið í duft og dregur úr styrknum. Raki í porositykri byggingu, sem svo er brenndur hratt, er annað klassískt dæmi. Gufan hefur engan áhuga á framleiðsluáætlun þinni.

Fólk ofhitnar einnig þéttan hugsunarhátt á porosity-stigi. NSiC er ekki lokuð rör. Ef loftið getur komist inn skiptir oxun og þéttiefnafræði máli. Og ef notkunin er háhraða slurry við hóflega hitastig gætirðu keypt þér tryggingu gegn varmaskoki sem þú þurftir ekki.

Hvernig á að tilgreina það eins og þú meinar það

Ekki senda “SiC-múrstein” og vona að það dugi. Kallaðu það nítríðbundið. Gefðu hámarkshitastig, andrúmsloft, álag, hringtíma og efnasamsetningu — álbatíu, alkalagufu, flugösku, glersteypu, hvað sem raunverulega snertir hlutinn. Spyrðu um þéttleika, sýnilega porosity, heitt brotmodúl og eftirstandandi frjálst kísil. Fyrir ofnbúnað skaltu spyrja hvort hluturinn sé fínkornótt steypuplástur (slip-cast) eða grófur pressaður. Þessar tvær vörur slitna ekki né leiða hita á sama hátt.

Nitríðbundið SiC er efnið sem þú notar þegar oxíðbúnaður er orðinn þreyttur, en viðbragðbundið SiC er of takmarkað af hitastigi eða of dýrt í stórum hlutum, og verksmiðjan þarf samt að vera í gangi. Það er ekki glæsilegt. Það er platan sem kemur beint úr ofninum, hliðveggurinn sem hnígur ekki og fóðrið sem er ennþá þar eftir síðustu herferð. Tilgreindu flokkinn miðað við álagið og hann helst óbreyttur.