RBSiC-ზე უფრო ცხელი, ძველ აგურზე უფრო მტკიცე: ნიტრიდულად შეკრული სილიციუმის კარბიდის პრაქტიკული სახელმძღვანელო

ნიტრიდულად შეკავშირებული სილიციუმი-კარბიდი არ იღებს იმდენ ყურადღებას, რამდენსაც რეაქციულად შეკავშირებული ან სინტერებული SiC. ეს პრობლემა არ არის. ის დაკავებულია ღუმელის ვაგონების დაჭერით, ალუმინის უჯრების მოპირკეთებით და ისეთი აბრაზიული დატვირთვის ატანით, რომელსაც ოქსიდულად შეკავშირებული აგური ვერ უძლებს. მე საკმარისი დრო გავატარე NSiC-ის გარემოცვაში — რომელსაც ასევე აღნიშნავენ, როგორც NBSiC ან ნიტრიდულად შეკავშირებული SiC — რომ ეს პირდაპირ ვთქვა: ის არ არის მკვრივი SiC-ის “ბიუჯეტური ვერსია”. ეს განსხვავებული მასალაა, რომელსაც განსხვავებული დანიშნულება აქვს.

რეცეპტი ქაღალდზე მარტივია. იღებთ სილიციუმის კარბიდის მარცვლებს, ამატებთ სილიციუმის მეტალს, აყალიბებთ ფორმას, შემდეგ კი წვავთ აზოტში. სილიციუმი სილიციუმის ნიტრიდად გარდაიქმნება და ეს ნიტრიდი ხდება შემკავშირებელი, რომელიც სილიციუმის კარბიდის მარცვლებს ერთმანეთთან აკავშირებს. ტიპური შემადგენლობაა 70–80% SiC და 20–30% Si₃N₄. ნიტრირებისას შეკუმშვა მცირეა, რის გამოც შესაძლებელია დიდი ფირფიტების, აგურებისა და რთული ფორმის ნივთების დამზადება სხვა კერამიკებისგან განსხვავებული დეფორმაციის პრობლემების გარეშე.

რა მიიღებთ დასრულებულ ნაწილში

მასის სიმკვრივე, როგორც წესი, 2.6–2.8 გ/სმ³-ის ფარგლებში მერყეობს. სტანდარტული მარკების შემთხვევაში ღია ფორიანობა ხშირად 12–17%-ის ტოლია. სწორედ ამ ფორიანობას არასწორად აღიქვამენ ადამიანები. ის თავისთავად დეფექტი არ არის. სწორედ ამის წყალობით შეუძლია მას გაუძლოს თერმულ დარტყმას, რომელმაც სრულად მკვრივი სხეული გაამსხვრევდა, და რის გამოც ის ღუმელის ლანგარში არსებულ რეაქციულად შეკავშირებულ SiC-ზე მსუბუქია. ზოგიერთი თანამედროვე სახეობა ხელახლა იწვის ან ისეა შემუშავებული, რომ ზედაპირული ფორები სილიციუმის გარსით დახუჭოს. ისინი უფრო დალუქულ თბოგამძლე მასალას ჰგვანან, ვიდრე ღრუბელს.

მისი სიმტკიცე უფრო დაბალია, ვიდრე მკვრივ SiSiC-ს. ოთახის ტემპერატურაზე გატეხვის მოდული ჩვეულებრივ, ღუმელში ნაღები და თერმორეზისტენტული მარკებისთვის შეიძლება ათობით MPa იყოს და არა 250 MPa, როგორც ამას რეაქციულად შეკავშირებული კოჭების შემთხვევაში გესმით. მნიშვნელოვანი ნაწილი ისაა, თუ რა ხდება ტემპერატურის ზემოქმედებით. ნიტრიდულად შეკავშირებული სილიციუმიანი კარბიდი ინარჩუნებს ტვირთამწეობას იმ წერტილზე ბევრად მაღლა, სადაც რეაქციულად შეკავშირებულ SiC-ში თავისუფალი სილიციუმი რბილდება. პრაქტიკული ექსპლუატაციის ტემპერატურული დიაპაზონი ხშირად 1450–1600°C-ს შორის მერყეობს, რაც დამოკიდებულია ატმოსფეროზე, დატვირთვასა და მასალის სახეობაზე — წვრილ, ჩამოსხმულ მასაზე თუ უფრო მსხვილ, დაწნეხილ ბლოკზე. თუ მარკეტინგულ ციფრს დაეყრდნობით და სამუშაო პირობებს არ გაითვალისწინებთ, ფირფიტას მაინც მოახევით.

თერმული გამტარობა კარგია კორდიერიტთან ან მულიტთან შედარებით, ჩვეულებრივ, უფრო დაბალია, ვიდრე მკვრივ RBSiC-ში. შეფართოება დაბალია. სწორედ ეს კომბინაცია, ნიტრიდული ბმისთან ერთად, განაპირობებს იმას, რომ ავეჯი უძლებს გახურებასა და გაგრილებას და სამშაბათს წვრილ ბზარს არ ივითარებს.

ქიმიურად ის მდგრადია მრავალი სამრეწველო ატმოსფეროს მიმართ. გამდნარი ალუმინი და კრიოლიტი ცნობილი მაგალითია: ნიტრიდებით შეკრული SiC (სილიციუმი-კარბიდი) გამომწველი უჯრების გვერდითი კედლებისთვის სასურველ მასალად იქცა, რადგან ნახშირბადი იწვებოდა, ხოლო ოქსიდური აგური დიდხანს არ ძლებდა. ის ასევე უკეთ უძლებს აბრაზიას, მრავალ სახეობის შლამს და ციკლონებში არსებულ ჭუჭყიან აირს, ვიდრე თიხით შეკრული SiC აგური. ის უკვდავი არ არის. ძლიერი ტუტეები, არასრული ნიტრიდირება თავისუფალი სილიციუმის ნარჩენებით და უხეში ოქსიდაცია ცხელ ზედაპირზე მაინც დააზიანებს მას.

სადაც ის ნამდვილად მუშაობს

მომცრო ღუმელის ჭურჭელი — ყოველდღიური საქმეა. ბატები, ფირფიტები, სეტერები, ძელები და კოჭები სანიტარული ფაიფურისთვის, ჭურჭლისთვის, ელექტრო ფაიფურისა და ტექნიკური კერამიკისთვის. კორდიერიტთან შედარებით, თქვენ იღებთ უფრო მაღალ ტემპერატურას, უკეთეს დატვირთვას, უფრო თხელ ნაწილებსა და ნაკლებ მკვდარ მასას ღუმელში. ეს უკანასკნელი პუნქტი პოეზია არ არის. ნაკლები ჩამოსხმის მასა ნიშნავს ერთ ციკლზე მეტ პროდუქციას და ნაკლებ საწვავს.

ალუმინი მეორე დიდი სახლია. ჭურჭლის ხაზებში გვერდითი კედლის ბლოკებს სჭირდებათ თბოგამტარობა, მექანიკური სიმტკიცე და რეზისტენტულობა აბაზანის ქიმიის მიმართ. NSiC ამ ამოცანას ასრულებს ისეთ ფასად, რომელიც ქარხნებისთვის მისაღებია. მაღაროს ღუმელის ქვედა კოშკი, ნარჩენების ენერგიად გადამქმნელი ცვეთადი ზონები და ციკლონის საფენი სამთო მოპოვებისა თუ ენერგეტიკის სფეროში იგივე ლოგიკითაა გამოყენებული: მყარი SiC მარცვალი, სითბოგამძლე შემკავშირებელი და ფორმა, რომლის მონტაჟიც შესაძლებელია აგურის ან ჩამოსხმული ნაწილის სახით.

საცვეთადი ნაწილებიც ჩნდება — ფილები, სარქველები, ტუმბოს დეტალები — როდესაც გარემო ცხელი და აბრაზიულია, მაგრამ არ გჭირდებათ რეაქციული შეკვრის მქონე SiC-ის თითქმის ნულოვანი ფორიანობა. თუ სუსპენზია ცივია და ერთადერთი მტერი — სრიალებადი აბრაზია, მაშინ მკვრივი SiSiC-ის საფარი ხშირად უფრო დიდხანს ძლებს. თუ მტერი სიცხე, აბრაზია და თერმული ციკლირებაა, NSiC-ს კარგი არჩევანი ხდება.

როგორ გამოიყურება, როდესაც ვინმე კითხულობს: “რატომ უბრალოდ არ გამოვიყენოთ RBSiC?”

რეაქციული შეკვრის მეთოდით მიღებული სილიციუმი-ნახშირბადი უფრო მკვრივი, მტკიცე და მჭიდროა. ის შესანიშნავი მასალაა კოჭების, გორგოლაჭებისა და ზუსტი ცვეთადი დეტალებისთვის 1350–1380°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე. ამ ტემპერატურაზე ზემოთ, თავისუფალი სილიციუმი დომინირებს. NSiC-ის მიკროსტრუქტურაში ლითონის მარაგი არ არის, ამიტომ ის მუშაობას უფრო მაღალ ტემპერატურაზე განაგრძობს. ის ასევე პრაქტიკული არჩევანია დიდი, თერმორეზისტენტული ფორმებისთვის, სადაც გიგანტურ ბლოკში სილიციუმის ინფილტრაცია მიზანი არ არის.

გადაკრისტალიზებული SiC ზოგიერთ მწველავ ატმოსფეროში უფრო მაღალ ტემპერატურას უძლებს და უფრო სუფთა რჩება, მაგრამ უფრო ფორიანი და, როგორც წესი, უფრო სუსტია. ოქსიდურ ბმაში მყოფი SiC უფრო იაფია და ჩამორჩება მაღალ ტემპერატურაზე მდგრადობითა და დარტყმაგამძლეობით. სინტერირებული SiC პრემიუმ ხარისხის, მკვრივი მასალაა და შესაბამის ფასად ღირს. NSiC იმ კატეგორიას მიეკუთვნება, რომელიც საწარმოებს სჭირდებათ, როდესაც მათ დიდი ზომის ნაწილებში სჭირდებათ SiC-ის მახასიათებლები, ლაბორატორიული კერამიკის შეძენის გარეშე.

რა არ მუშაობს საველე პირობებში

არასრული ნიტრირება ჩუმი მკვლელია. ბლოკი შეიძლება გარედან კარგად გამოიყურებოდეს და მალავდეს ნარჩენ სილიციუმს ან სუსტ ბირთვს. ალუმინის უჯრაში ეს ადრეულ კოროზიას იწვევს. ღუმელის ფირფიტაში კი — ჟანგვა, რომელიც ზედაპირს ფხვნილად აქცევს და სიმტკიცეს ამცირებს. ფორიან მასაში არსებული ნესტი და შემდეგ სწრაფი გამოწვა — ესეც კიდევ ერთი კლასიკური შემთხვევაა. თუჟს არ ადარდებს თქვენი წარმოების გრაფიკი.

ადამიანები ასევე ზედმეტად აფასებენ მაღალტემპერატურულ მდგრადობას ფხვიერ მასალაზე. NSiC ჰერმეტული მილისგან არ არის შექმნილი. თუ ატმოსფერო შიგნით შეაღწევს, ჟანგვა და კონდენსატის ქიმიური შემადგენლობა მნიშვნელოვანი ხდება. ხოლო თუ გამოსაყენებელია ზომიერ ტემპერატურაზე მაღალი სიჩქარით მოძრავი შლამი, შესაძლოა, შეიძინეთ თერმული დარტყმისგან დაზღვევა, რომელიც სულაც არ გჭირდებოდათ.

როგორ დაწეროთ სპეციფიკაცია, როგორც საჭიროა

არ გამოაგზავნოთ “SiC აგური” და იმედი არ გქონდეთ. დაასახელეთ, რომ ის ნიტრიდბონდირებულია. მიუთითეთ მაქსიმალური ტემპერატურა, ატმოსფერო, დატვირთვა, ციკლის დრო და ქიმიური გარემო — ალუმინის აბაზანა, ტუტე ორთქლი, ფლაიეში, ემალის წვეთები, ან ნებისმიერი სხვა, რაც რეალურად ეხება ნაწილს. მოითხოვეთ სიმკვრივე, აშკარა ფორიანობა, მაღალტემპერატურული მდგრადობის მოდული და ნარჩენი თავისუფალი სილიციუმი. ღუმელის აღჭურვილობის შემთხვევაში, იკითხეთ, არის თუ არა ნაწილი ფინო-მარცვლოვანი ჩამოსხმული (slip-cast) თუ მსხვილად დაპრესილი. ეს ორი პროდუქტი ცვეთასა და სითბოს გამტარობას ერთნაირად არ ექვემდებარება.

ნიტრიდით შეკრული სილიციუმი-კარბიდი (SiC) არის მასალა, რომელსაც იყენებთ მაშინ, როდესაც ოქსიდური ავეჯი დაღლილია, რეაქციული შეკვრის სილიციუმი-კარბიდი (SiC) კი მეტისმეტად ტემპერატურულად შეზღუდულია ან ძალიან ძვირია დიდი ზომის ნაწილებისთვის, და ქარხანა მაინც უნდა მუშაობდეს. ის არ არის გლამურული. ეს არის ფირფიტა, რომელიც ღუმელიდან სწორი გამოდის, გვერდითი კედელი, რომელიც არ ჩამოინგრევა, და ლაინერი, რომელიც ბოლო კამპანიის შემდეგაც კი რჩება. შეარჩიეთ ხარისხი დატვირთვის შესაბამისად და ის ასეც დარჩება.