Применение карбида кремния как термостойкого, коррозионностойкого и износостойкого материала
Благодаря высокой термостойкости, коррозионной стойкости, твердости, теплопроводности и устойчивости к термическим ударам, карбид кремния (SiC) широко применяется в промышленности как универсальный «трёхстойкий» материал - термостойкий, коррозионностойкий и износостойкий. Температура разложения SiC при атмосферном давлении составляет около 2700 °C, твёрдость достигает 9,5 по шкале Мооса, а теплопроводность составляет примерно 120–270 Вт/(м·К) в зависимости от типа материала.
В высокотемпературных промышленных процессах карбид кремния используется для изготовления различных футеровок плавильных и термических печей, элементов высокотемпературных печей, опорных элементов, подставок, коробов и тиглей. Благодаря высокой термостойкости и хорошей устойчивости к термическим ударам изделия из SiC способны работать в условиях высоких температур и интенсивного нагрева.
В цветной металлургии карбид кремния применяется в оборудовании, где одновременно воздействуют высокая температура, расплавленный металл и химически активная среда. К таким изделиям относятся пластины и элементы вертикальных печей для дистилляции цинка, тарелки ректификационных печей, футеровки алюминиевых электролизёров, футеровки медеплавильных печей, элементы и профили печей для производства цинкового порошка, а также защитные трубы для термопар. Химическая стойкость SiC к большинству кислот и щелочей позволяет использовать его в агрессивных рабочих средах.
Кроме того, карбид кремния применяется для производства износостойких и коррозионностойких технических керамических изделий. Спечённый и рекристаллизованный SiC используется для изготовления уплотнений, опор, сопел, футеровок и других компонентов, работающих в условиях абразивного износа, высокой температуры или химического воздействия.
Высокая твёрдость и эрозионная стойкость карбида кремния также позволяют использовать его в более экстремальных областях. В соответствующих конструкциях и композитных материалах SiC может применяться для изготовления ракетных сопел и компонентов газовых турбин, где особенно важны устойчивость к высокой температуре и воздействию высокоскоростных газовых потоков.
Отдельное направление связано с использованием карбида кремния в качестве абразивного материала и износостойкого наполнителя. Благодаря твёрдости около 9,5 по шкале Мооса карбид кремния используется для шлифования, резки и обработки различных материалов. Чёрный и зелёный карбид кремния применяются в абразивных инструментах, огнеупорных материалах и других изделиях, где требуется высокая износостойкость.
Необычные для металлургии области применения также связаны именно с физическими свойствами SiC. Его высокая твёрдость и сопротивление износу позволяют использовать карбид кремния в износостойких дорожных покрытиях и заполнителях для дорожного строительства и взлётно-посадочных полос, где требуется высокая устойчивость поверхности к механическому воздействию.
Благодаря хорошей теплопроводности и устойчивости к высоким температурам карбид кремния также может применяться в солнечных водонагревательных системах и компонентах для передачи тепла.
Таким образом, широкий спектр применения карбида кремния определяется не отдельным свойством, а сочетанием высокой термостойкости, коррозионной стойкости, твёрдости, теплопроводности и устойчивости к термическим ударам. Именно поэтому SiC используется как в футеровках и элементах металлургических печей, так и в технической керамике, абразивных материалах, высокотемпературных компонентах и износостойких строительных материалах.
