Vietetty\u00e4ni yli kaksikymment\u00e4 vuotta tulenkest\u00e4vien materiaalien parissa ja puuhasteltuani kaikenlaisten materiaalien kanssa, joiden on kestett\u00e4v\u00e4 kuumia l\u00e4mp\u00f6tiloja ja kovia olosuhteita, olen oppinut arvostamaan nitridisidoksissa olevaa piikarbidia. Se ei ole sellaista r\u00e4ike\u00e4\u00e4 tekniikkaa, josta puhutaan TED-puheissa, mutta tehtaiden ja laitosten arjessa se on hengenpelastaja. T\u00e4ss\u00e4 aineessa yhdistyv\u00e4t piikarbidin sitkeys ja nitridisideaine, joka tekee siit\u00e4 erityisen sitke\u00e4n, ja siit\u00e4 on tullut peruskamaa kaikille, jotka ty\u00f6skentelev\u00e4t \u00e4\u00e4rimm\u00e4isiss\u00e4 ymp\u00e4rist\u00f6iss\u00e4. Pid\u00e4n siit\u00e4, ett\u00e4 se ratkaisee ongelmia ilman suurempaa h\u00f6ss\u00f6tyst\u00e4 - kest\u00e4v\u00e4mm\u00e4t vuoraukset, v\u00e4hemm\u00e4n seisokkeja ja sen sellaista. T\u00e4ss\u00e4 artikkelissa k\u00e4yn l\u00e4pi, mist\u00e4 se on tehty, sen t\u00e4rkeimm\u00e4t vahvuudet, miss\u00e4 sit\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n, ja muutamia asioita, joita on syyt\u00e4 varoa kent\u00e4ll\u00e4 n\u00e4kem\u00e4ni perusteella. Jos olet insin\u00f6\u00f6ri tai teknikko, joka etsii vaihtoehtoja korkeal\u00e4mp\u00f6isiin kokoonpanoihin, saattaisit saada t\u00e4st\u00e4 hy\u00f6dyllisi\u00e4 vinkkej\u00e4.<\/p>\n
<\/p>\n
Aloitetaan perusasioista: miten nitridisidottu sic muodostuu. T\u00e4rkein ainesosa on piikarbidi eli SiC, joka on per\u00e4isin Acheson-prosessista. Siin\u00e4 otetaan piihiekkaa ja hiilt\u00e4, kuumennetaan ne suuressa s\u00e4hk\u00f6uunissa noin 2000 celsiusasteeseen tai yli, ja ulos saadaan kovia SiC-kiteit\u00e4. Ne ovat kovia kuin naulat. Liimattua versiota varten SiC-hiukkaset sekoitetaan piijauheeseen ja muotoillaan siit\u00e4 mit\u00e4 tahansa - tiili\u00e4, levyj\u00e4, ehk\u00e4 jopa putkia. Sitten se poltetaan typpi-ilmakeh\u00e4ss\u00e4 noin 1400-1500 \u00b0C:ssa. Pii tarttuu typpeen ja muuttuu piidinitridiksi, Si3N4:ksi, joka muodostaa sitovan verkoston, joka pit\u00e4\u00e4 kaiken paikallaan. Se on enimm\u00e4kseen piikarbidia, esimerkiksi 85% tai jotain sellaista, ja nitridi t\u00e4ytt\u00e4\u00e4 aukot. Mikroskoopilla n\u00e4kee, ett\u00e4 neulanmuotoiset nitridikiteet kietoutuvat SiC-hiukkasten ymp\u00e4rille ja muodostavat rakenteen, joka on kiinte\u00e4 mutta ei liian hauras. Ei tarvita ylim\u00e4\u00e4r\u00e4isi\u00e4 sideaineita, jotka saattaisivat palaa loppuun korkeissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa, mik\u00e4 on hieno juttu.<\/p>\n
Seuraavaksi puhutaan siit\u00e4, mik\u00e4 saa sen toimimaan niin hyvin. L\u00e4mp\u00f6teknisesti t\u00e4m\u00e4 materiaali kest\u00e4\u00e4 jopa 1650 \u00b0C:n l\u00e4mp\u00f6tilaa ilmassa, ja joskus korkeammankin, jos ilmakeh\u00e4 on pelkist\u00e4v\u00e4. Hapettuessaan se muodostaa pinnalle piidioksidikerroksen, joka toimii ik\u00e4\u00e4n kuin suojana lis\u00e4vahinkoja vastaan. L\u00e4mm\u00f6njohtavuus on melko hyv\u00e4, 20-40 wattia metri-kelvini\u00e4 kohti, joten se selviytyy ongelmitta l\u00e4mp\u00f6virroista esimerkiksi l\u00e4mm\u00f6nvaihtimissa. Laajenemisnopeus on alhainen, noin 4 kertaa 10 miinus 6 C-astetta kohden, eli se ei halkeile helposti l\u00e4mp\u00f6tilojen heilahtaessa rajusti. Mekaanisesti se on vahvaa, puristuslujuus on yli 200 megapascalia, ja se kest\u00e4\u00e4 eritt\u00e4in hyvin kulutusta, koska SiC on l\u00e4hes yht\u00e4 kovaa kuin timantti. Olen tehnyt n\u00e4ytteille eroosiotestej\u00e4 sulan kuonan kanssa, ja ne n\u00e4ytt\u00e4v\u00e4t paljon paremmilta kuin alumiinioksidia sis\u00e4lt\u00e4v\u00e4 materiaali.<\/p>\n
My\u00f6s kemiallisesti se on mestari. Hapot, em\u00e4kset, sulat metallit - ne eiv\u00e4t juurikaan haittaa sit\u00e4. Alumiinity\u00f6ss\u00e4 se kest\u00e4\u00e4 fluorideja, jotka s\u00f6isiv\u00e4t muut tulenkest\u00e4v\u00e4t materiaalit el\u00e4v\u00e4lt\u00e4. Tiheys on noin 2,7-3,1 grammaa kuutiosenttimetri\u00e4 kohti, joten se ei ole liian raskas, ja huokoisuus on 10-20 prosenttia, mik\u00e4 antaa sen hengitt\u00e4\u00e4 hieman hajoamatta. Mutta t\u00e4ss\u00e4 on varoitus: jos olet yli 1400 \u00b0C:n l\u00e4mp\u00f6tilassa olevassa h\u00f6yry\u00e4v\u00e4ss\u00e4 ymp\u00e4rist\u00f6ss\u00e4, nitridi voi reagoida veden kanssa ja hajota. Se on otettava huomioon.<\/p>\n
Miss\u00e4 se n\u00e4kyy todellisessa maailmassa? Monessa paikassa. Ter\u00e4ksenvalmistuksessa se sopii erinomaisesti masuunin osiin, kuten tulppien tai piipun ymp\u00e4rill\u00e4 oleviin alueisiin, joissa l\u00e4mp\u00f6 ja materiaalien aiheuttama paukutus ovat jatkuvia. Muistan er\u00e4\u00e4n ty\u00f6n, jossa vaihdoimme uunin vuorauksen SiC:hen, ja se kesti kaksi kertaa pidemp\u00e4\u00e4n - se piti uusia kuuden kuukauden v\u00e4lein, mutta nyt se kest\u00e4\u00e4 yli vuoden. Siin\u00e4 oli suuria s\u00e4\u00e4st\u00f6j\u00e4. Metalleissa, kuten kuparissa tai alumiinissa, sit\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n upokkaissa ja kanavissa; pinta ei anna metallin tarttua kiinni, joten tukoksia ei synny. Keramiikassa siit\u00e4 valmistetaan hyvi\u00e4 uunitukia ja hyllyj\u00e4, jotka eiv\u00e4t v\u00e4\u00e4ntyile kuormituksen alla korkeilla paloilla.<\/p>\n
Kyse ei ole my\u00f6sk\u00e4\u00e4n vain vanhakantaisesta teollisuudesta. Sit\u00e4 on my\u00f6s j\u00e4tteenpolttolaitoksissa, joissa k\u00e4sitell\u00e4\u00e4n ik\u00e4vi\u00e4 kaasuja, tai kemiallisissa reaktoreissa, joissa k\u00e4sitell\u00e4\u00e4n sy\u00f6vytt\u00e4vi\u00e4 aineita. Viime aikoina olen n\u00e4hnyt sit\u00e4 my\u00f6s vihre\u00e4n energian alalla, kuten biomassan kaasuttimissa tai aurinkoenergiakokoonpanoissa. Siit\u00e4 voidaan muotoilla melkein mit\u00e4 tahansa - tavallisia tiili\u00e4 tai yksil\u00f6llisi\u00e4 kappaleita - ja se voidaan asentaa erikoislaastilla. Se maksaa aluksi enemm\u00e4n, ehk\u00e4 viisi tai kymmenen dollaria kilolta, mutta se maksaa itsens\u00e4 nopeasti takaisin vaikeissa paikoissa.<\/p>\n
Se ei kuitenkaan ole t\u00e4ydellinen. Jos nitraus ei mene loppuun asti, syntyy heikkoja kohtia. Leikkaaminen tai hionta nostattaa p\u00f6ly\u00e4, joka on huono uutinen - se voi olla sy\u00f6p\u00e4\u00e4 aiheuttavaa - joten k\u00e4yt\u00e4 naamareita ja poistoj\u00e4rjestelm\u00e4\u00e4. Tuotanto sy\u00f6 energiaa, mutta kierr\u00e4tys on parantunut; joissakin paikoissa vanhoista osista otetaan takaisin 70% SiC:t\u00e4. Tutkimus ponnistaa my\u00f6s rajoja, kuten lis\u00e4\u00e4m\u00e4ll\u00e4 aineita, jotka tekev\u00e4t siit\u00e4 kest\u00e4v\u00e4mm\u00e4n halkeamia vastaan, tai k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 3D-tulostusta j\u00e4tteen v\u00e4hent\u00e4miseksi.<\/p>\n
Kaiken kaikkiaan nitridisidottu piikarbidi on yksi niist\u00e4 materiaaleista, jotka vain toimivat silloin, kun sit\u00e4 tarvitaan. Sen perusteella, mit\u00e4 olen k\u00e4sitellyt, se on k\u00e4\u00e4nt\u00e4nyt hankalat tilanteet ymp\u00e4ri, kuten tuossa sinkkitehtaassa, jossa se lis\u00e4si tehokkuutta huomattavasti. Jos harkitset sen k\u00e4ytt\u00f6\u00e4, sovita se olosuhteisiisi - kuumuuteen, kemikaaleihin, rasitukseen - ja tarkista Saint-Gobainin kaltaisten yritysten tekniset tiedot. Sill\u00e4 on vankka tulevaisuus, kun etsimme parempia ja vihre\u00e4mpi\u00e4 tapoja tehd\u00e4 asioita.<\/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\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=44"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":45,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44\/revisions\/45"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=44"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=44"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/buyscialishrx.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=44"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}