Zna\u0161, nakon \u0161to sam proveo vi\u0161e od dvadeset godina u industriji vatrostalnih materijala, eksperimenti\u0161u\u0107i sa raznim materijalima koji moraju izdr\u017eati u\u017earene temperature i surove uslove, razvio sam istinsko po\u0161tovanje prema silicijum karbidu vezanom nitridom. To nije vrsta atraktivne tehnologije o kojoj se pri\u010da na TED predavanjima, ali u svakodnevnoj rutini fabrika i postrojenja, to je spas. Ovaj materijal spaja \u010dvrsto\u0107u silicij-karbida s nitridnim vezivom koje mu daje dodatnu otpornost, i postao je nezaobilazan za svakoga tko radi u ekstremnim uvjetima. Ono \u0161to mi se svi\u0111a kod njega je kako rje\u0161ava probleme bez puno pompe \u2013 dugotrajniji oblozi, manje zastoja, takve stvari. U ovom \u010dlanku \u0107u vas provesti kroz to od \u010dega je napravljeno, njegove glavne prednosti, gdje se koristi i nekoliko stvari na koje treba obratiti pa\u017enju, na osnovu onoga \u0161to sam vidio na terenu. Ako ste in\u017eenjer ili tehni\u010dar koji tra\u017ei opcije za postavke izlo\u017eenih visokim temperaturama, ovo vam mo\u017ee dati nekoliko korisnih savjeta.<\/p>\n
<\/p>\n
Po\u010dnimo od osnova: kako se dobija nitridno vezani SiC. Klju\u010dni sastojak je silicij-karbid, odnosno SiC, koji nastaje Achesonovim procesom. U tom procesu uzimate silicijumski pijesak i ugljik, zagrijavate ih u velikoj elektri\u010dnoj pe\u0107i na oko 2000 stepeni Celzijusa ili vi\u0161e, i dobijate ove tvrde SiC kristale. Izuzetno su \u010dvrsti. Da biste napravili vezanu verziju, mije\u0161ate te SiC zrnce s malo silicijskog praha i oblikujete ih u \u0161ta god vam treba \u2013 cigle, plo\u010de, mo\u017eda \u010dak i cijevi. Zatim ih pe\u010dete u atmosferi punoj du\u0161ika, na temperaturi od oko 1400 do 1500 \u00b0C. Silicij se ve\u017ee za du\u0161ik i pretvara u silicij-nitrid, Si3N4, koji formira ovu vezivnu mre\u017eu koja sve dr\u017ei na mjestu. To je uglavnom SiC, recimo oko 85%, s nitridom koji popunjava praznine. Ako ga pogledate pod mikroskopom, vidjet \u0107ete ove iglaste kristale nitrida koji obavijaju SiC \u010destice, stvaraju\u0107i strukturu koja je \u010dvrsta, ali ne previ\u0161e krhka. Nema potrebe za dodatnim vezivima koja bi se mogla izgorjeti na visokim temperaturama, \u0161to je lijepa stvar.<\/p>\n
Sada, \u0161ta ga \u010dini tako izdr\u017eljivim. Termi\u010dki, ovaj materijal mo\u017ee izdr\u017eati velike udare\u2014do 1650\u00b0C na zraku, a ponekad i vi\u0161e ako je atmosfera redukuju\u0107a. Pri oksidaciji na povr\u0161ini formira silicijasti sloj koji djeluje kao \u0161tit od daljnje \u0161tete. Temperaturna provodnost je prili\u010dno dobra, izme\u0111u 20 i 40 vata po metru-Kelvinu, pa bez problema podnosi protok toplote u ure\u0111ajima poput izmjenjiva\u010da topline. Stopa toplotnog \u0161irenja je niska, oko 4 puta 10 na minus 6 po stepeni Celzijusa, \u0161to zna\u010di da se ne puca lako kada temperature naglo variraju. Mehani\u010dki je \u010dvrst\u2014kompresiona \u010dvrsto\u0107a je preko 200 megapaskala\u2014i izuzetno otporan na habanje jer je SiC skoro tvrd kao dijamant. Ispitivao sam uzorke erozionim testovima s rastopljenim \u0161ljunkom i izgledaju mnogo bolje od aluminijskih materijala.<\/p>\n
Hemijski gledano, i on je prvak. Kiseline, lu\u017eine, rastopljeni metali \u2013 ne uzimaju ga mnogo pod noge. U radu s aluminijem izdr\u017ei fluoride koji bi druge refraktare pojeli \u017eive. Gusto\u0107a mu je oko 2,7 do 3,1 grama po kubnom centimetru, pa nije previ\u0161e te\u017eak, a poroznost iznosi 10 do 20 posto, \u0161to mu omogu\u0107ava da malo di\u0161e a da se ne raspadne. Ali evo upozorenja: ako se nalazite u parnom okru\u017eenju na temperaturi iznad 1400 \u00b0C, nitrid mo\u017ee reagovati s vodom i razgraditi se. To morate uzeti u obzir.<\/p>\n
Gdje se sve to susre\u0107e u stvarnom svijetu? Na mnogo mjesta. U proizvodnji \u010delika, odli\u010dno je za dijelove visoke pe\u0107i, poput podru\u010dja oko du\u0161nika ili dimnjaka, gdje su toplota i udari materijala stalni. Sje\u0107am se jednog posla gdje smo oblogu pe\u0107i zamijenili SiC-om, i trajala je dvostruko du\u017ee\u2014umjesto obnove svakih \u0161est mjeseci, izdr\u017eala je vi\u0161e od godinu dana. Velika u\u0161teda. Za metale poput bakra ili aluminija koristi se u kotlovima i kanalima; povr\u0161ina ne dopu\u0161ta da se metal zalijepi, pa nema za\u010depljenja. U keramici slu\u017ei za izradu dobrih nosa\u010da i re\u0161etki pe\u0107i koji se ne iskrivljuju pod optere\u0107enjem pri visokim temperaturama.<\/p>\n
Nije to samo stara industrija. Na\u0107i \u0107ete ga u spalionicama koje se bave otrovnim plinovima ili u kemijskim reaktorima s korozivnim tvarima. U posljednje vrijeme sam ga vi\u0111ao u projektima zelene energije poput gasifikatora biomase ili solarnih instalacija. Mo\u017eete ga oblikovati u gotovo sve \u2013 standardne cigle ili prilago\u0111ene komade \u2013 i postaviti pomo\u0107u posebnih mortova. U po\u010detku ko\u0161ta vi\u0161e, mo\u017eda pet do deset dolara po kilogramu, ali se brzo isplati na zahtjevnim mjestima.<\/p>\n
Ipak, nije savr\u0161eno. Da bi se ispravilo, potrebna je pa\u017eljiva kontrola; ako nitriranje ne ide do kraja, nastaju slabe ta\u010dke. Rezanje ili bru\u0161enje podi\u017ee pra\u0161inu koja je lo\u0161a vijest\u2014mo\u017ee biti kancerogena\u2014zato nosite maske i koristite odsisavanje. Proizvodnja tro\u0161i energiju, ali recikla\u017ea se pobolj\u0161ava; na nekim mjestima povra\u0107aju 70% SiC iz starih dijelova. Istra\u017eivanja tako\u0111er pomi\u010du granice, poput dodavanja materijala za ve\u0107u otpornost na pukotine ili kori\u0161tenja 3D ispisa za smanjenje otpada.<\/p>\n
Sve u svemu, nitridno vezani silicij-karbid je jedan od onih materijala koji jednostavno radi kad vam zatreba. Koliko sam se susreo s njim, preokrenuo je nezgodne situacije, poput one u tvornici cinka gdje je znatno pove\u0107ao u\u010dinkovitost. Ako razmi\u0161ljate o njegovoj upotrebi, prilagodite ga svojim uslovima\u2014toploti, hemikalijama, optere\u0107enju\u2014i provjerite specifikacije kod firmi poput Saint-Gobaina. Ima svijetlu budu\u0107nost dok tra\u017eimo bolje, zelenije na\u010dine rada.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Nitride Bonded Silicon Carbide: A Reliable Ally Against Heat and Wear in Industry You know, after spending over twenty years in the refractories business, tinkering with all sorts of materials that have to stand up to blistering temperatures and harsh conditions, I’ve developed a real appreciation for nitride bonded silicon carbide. It’s not the kind […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[2],"tags":[],"class_list":["post-44","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-news"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/bs\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/bs\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/bs\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/bs\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/bs\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=44"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/bs\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":45,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/bs\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44\/revisions\/45"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/bs\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=44"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/bs\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=44"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/bs\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=44"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}