Ränikarbiidi kasutamine tulekindlates materjalides

Ränikarbiid on kõvaduse poolest teemandi järel teisel kohal ja sellel on tugev kulumiskindlus. See on ideaalne materjal kulumiskindlate torustike, tiivikute, pumbakambrite, tsüklonite ja kaevanduste punkri vooderdistele. Selle kulumiskindlus on 5 protsenti malmi ja kummi kasutuseast. -20 korda on see ka üks ideaalseid materjale lennunduse lennuradade jaoks. Ränikarbiidi pulber kaetakse turbiini tiiviku või silindriploki siseseinale spetsiaalse protsessiga, mis võib parandada selle kulumiskindlust ja pikendada kasutusiga 1–2 korda.

Ränikarbiidi kõrge soojusjuhtivuse ja väikese soojuspaisumise koefitsiendi tõttu on ränikarbiidist tulekindlate materjalide soojuslöögikindlus väga hea. Ränikarbiidist toodete soojuslöögikindlus on samuti tihedalt seotud liimitava aluse tüübi ja omadustega.

Katse tõestab: asetage proov elektriahju 1200 kraadi juurde ja kuumutage 20 min, seejärel võtke see välja ja jahutage õhu käes ning mõõtke elastsusmooduli muutus. Silikaatsidemega ränikarbiidist toodete elastsusmoodul näitab suhteliselt õrna ja järk-järgulist langustrendi koos külma- ja termošoki katsete arvu suurenemisega, samas kui räninitriidseotud ränikarbiidist tooted on erinevad. Enne 30 külmatsükli katset muutub selle elastsus Moodul muutub termilise šoki katsete arvu suurenemisega väga vähe ja suudab säilitada üsna konstantse väärtuse. Kuid pärast 31 termošoki katset langeb proovi elastsusmoodul kiiresti ja puruneb ootamatult. Ränioksünitriidiga seotud ränikarbiidi tooted on sarnased silikaatsidemega ränikarbiidiga toodetele ja äkilisi rikkeid ei esine. Elastsusmoodul näitab õrna langustrendi koos termošoki testide arvu suurenemisega.

Kuna silikaatsidemega ränikarbiiditoote võib pärast termilise šoki läbimist paisuda, praguneda ja deformeeruda, on tegelikus pealekandmisprotsessis materjali kasutusiga kergesti ennustatav.

Ränikarbiidi enda hea soojusjuhtivuse tõttu on kõrge ränikarbiidi sisaldusega tulekindlate materjalide soojusjuhtivus suurem ja soojusjuhtivus on enamasti üle 14,4 W/(m•K). Kasutatakse soojusvahetite, sagarite, kivisöegaasaatorite vesiseinte, kaudküttega ahjude mööblitoodete jms jaoks. Ränikarbiidtoodete osakeste pinna soojusjuhtivus väheneb kasutamise käigus järk-järgult. Siduva alusmaterjali omadused mõjutavad ränikarbiidtoodete soojusjuhtivust teatud määral.

Ränikarbiidil on hea oksüdatsioonikindlus. Oksüdatsioon on nõrk alla 1300 kraadi ja ilmne oksüdeerumine toimub temperatuuril üle 1300 kraadi. Oksüdeerimisel tekib SiO2 klaasist kaitsekile, mis võib pärssida ränikarbiidi oksüdatsiooni.

Ränikarbiidist tulekindlate toodete oksüdatsioonikindlus varieerub samuti oluliselt olenevalt liimiva alusmaterjali tüübist. Räninitriidi kombineeritud ränikarbiidist toodete madal oksüdatsioonikindlus on seletatav nende mikrostruktuuriliste omadustega. Kuna räninitriidiga seotud ränikarbiidist valmistatud toodete alusmaterjal on põimitud kiudude kujul, on gaasi läbilaskvus kõrge ja ränikarbiidi osakeste kaitsev toime on väike; samas kui silikaat- ja ränioksünitriidseotud ränikarbiiditoodetes on ränikarbiidi osakeste pind kaetud pideva alusmaterjaliga, seega on sellel tugevad oksüdatsioonivastased omadused. Silikaatsidemega ränikarbiidi ja ränioksünitriidsidemega ränikarbiidi oksüdatsioonikindluse omadused näitavad ülaltoodud katsetes sarnast käitumist, kuid võivad pikaajalisel kasutamisel selgelt näidata nendevahelisi erinevusi.

SiC on tugeva kovalentse sidemega ühend, mis säilitab kõrgel temperatuuril endiselt kõrge sidemetugevuse, seega on ränikarbiidil hea keemiline stabiilsus ja enamik happe-aluse lahuseid ei erodeeri seda. Ränikarbiidil on sulametalli ja räbu märgamisnurk suurem. Võrreldes oksiidtulekindlate materjalidega on sellel hea korrosioonikindlus erinevate tahkete ainete, vedelike ja gaaside suhtes. Näiteks Al2O3-SiC-C valandid ja rauatootmissüsteemides kasutatavad tooted, tsemendiahjude silikoonvormitud tellised ja ränikarbiidi sisaldavad valandid, erinevad happe-aluse reaktsioonianumad jne.

Ränikarbiid on tüüpiline kovalentselt seotud ühend, millel on palju suurepäraseid omadusi, nagu kulumiskindlus, kõrge temperatuurikindlus, korrosioonikindlus, kõrge soojusjuhtivus, kõrge keemiline stabiilsus, lai ribalaius ja suur elektronide liikuvus. Seda kasutatakse laialdaselt abrasiivide, tulekindlate materjalide, funktsionaalse keraamika, metallurgiatarvikute ja muudes tööstusharudes. Sotsiaalmajanduse ja tehnoloogia arenguga hakatakse ränikarbiidi kasutama ka rohkemates valdkondades.