Las propiedades del bigote de carburo de silicio bigote sic (sic-w) es una fibra de cristal único altamente orientada con un diámetro que varía de nanómetro a micrómetro. La estructura cristalina es similar a la del diamante. Hay pocas impurezas químicas en el cristal y no hay límites de grano. La estructura cristalina tiene pocos defectos y el componente de fase cristalina es uniforme. tiene un alto punto de fusión, baja densidad, alta resistencia, alto módulo de elasticidad, baja tasa de expansión térmica y resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Se utiliza principalmente en aplicaciones de endurecimiento donde se requieren aplicaciones de alta temperatura y alta resistencia. Los indicadores relevantes se muestran en la siguiente tabla:
punto de fusión & gt; 2700 densidad 3. 21g / cm3 resistencia a la tracción 2100kg / cm2 módulo elástico 4. 9 × 104kg / cm2
sic-w tiene dos formas cristalinas de tipo α (estructura hexagonal y romboédrica) y tipo β (estructura cúbica centrada en la cara), y el tipo β es superior al tipo α en todos los aspectos. en la actualidad, solo los β-sic-whiskers han alcanzado una producción a escala industrial, por lo que la investigación y el uso son principalmente los β-sic-bigotes.
sic-w puede usarse para endurecer compuestos de matriz de cerámica
-los materiales cerámicos endurecidos son principalmente al2o3, zro2, cerámicos de mullita y similares. A medida que la tecnología de compuestos continúa madurando, han surgido materiales compuestos endurecidos con sic-w como si3n4, zrb2 y vitrocerámica.
1) Al2o3 compuesto de matriz cerámica
Las cerámicas de alúmina tienen las ventajas de un alto punto de fusión, alta dureza, resistencia al desgaste y estabilidad estructural, pero su resistencia es baja. después de endurecerse y fortalecerse con sic-w, la dureza puede alcanzar más de 9mpa · m1 / 2, y la resistencia puede alcanzar los 600-900mpa.
El uso de bigotes de carburo de silicio para ampliar aún más el uso de alúmina se ha aplicado a piezas de desgaste, herramientas de corte y ciertos componentes de los motores de combustión interna. entre ellos, los materiales de herramienta de corte cerámico sic whisker endurecido tienen un excelente rendimiento en el corte de aleaciones difíciles como las aleaciones de alta temperatura debido a su buena tenacidad a la fractura y resistencia al choque térmico, prolongando la vida útil de la herramienta y la eficiencia de corte es mucho mayor. Las herramientas ordinarias tienen un gran potencial de aplicación.
2) zro2 compuesto de matriz cerámica
Las cerámicas de óxido de circonio se utilizan ampliamente como refractarios, conductores de iones rápidos, elementos de calentamiento a alta temperatura, etc. debido a su alta estabilidad química, alto punto de fusión y buena conductancia a alta temperatura. Debido a la falla del mecanismo de endurecimiento por transformación de fase a altas temperaturas, sus propiedades mecánicas de alta temperatura se deterioran gravemente. la adición de sic-w puede aumentar su módulo de elasticidad, dureza, resistencia a altas temperaturas y tenacidad, expandiendo así su rango de aplicación.
en la actualidad, las cerámicas zro2 endurecidas de sic-w pueden aplicarse a rotores de turbinas de gas, álabes de estator de turbinas, varias piezas cerámicas de motores, herramientas de cerámica, troqueles de trefilado, rodamientos, etc., utilizados anteriormente a 1350.
3) compuesto de matriz de mullita cerámica
La cerámica de mullita tiene las ventajas de una expansión uniforme, buena resistencia al choque térmico, alta dureza y baja resistencia a la temperatura. Es un material refractario de alta calidad, pero su tenacidad es relativamente baja, lo que afecta su aplicación práctica.
hay investigadores de la academia china de ciencias que utilizan 30% en volumen de bigotes β-sic para reforzar la mullita. En condiciones de sinterización de SP, la resistencia del material es aproximadamente un 10% más alta que la presión en caliente, 570 mpa, y la resistencia a la fractura es de 4.5 mpa 1/2. La mullita aumenta en más del 100%.
4) zrb2 compuesto de matriz cerámica
Las cerámicas zrb2 tienen las ventajas de alto punto de fusión, alta dureza, excelente resistencia al desgaste y estabilidad química. Son cerámicas típicas de temperatura ultraalta y pueden utilizarse en la industria metalúrgica, fundición de equipos electrónicos y metales refractarios. Debido a la baja tenacidad, limita la expansión adicional de su rango de aplicación. la adición de sic-w a la matriz zrb2 mejora la resistencia del material.
estudios han demostrado que cuando se agregan bigotes de carburo de silicio en una fracción de volumen del 30%, la resistencia del material puede alcanzar 6.33 mpa · m 1/2, que es 71% más alta que la de las cerámicas zrb2 puras, y 33% más alta que El de las partículas sic endureció la cerámica zrb2. %. Las cerámicas zrb2 endurecidas sic-w se pueden usar en equipos de protección térmica, compartimientos delanteros de vehículos aeroespaciales supersónicos y componentes resistentes al calor, como boquillas de cohetes.
5) Sic bigotes cerámicos de nitruro de silicio endurecidos
La cerámica de si3n4 es una de las principales formas de mejorar la tenacidad y estabilidad de la fractura. estudios anteriores han demostrado que el efecto de endurecimiento de los bigotes no solo depende del grado de dispersión de los bigotes, el tamaño de los bigotes y la fracción de volumen, sino también de la posición espacial y la orientación de los bigotes.
Los investigadores han estudiado la orientación de los bigotes en compuestos a base de nitruro de silicio de bigotes sic. cuando los bigotes están en la misma dirección y los bigotes están débilmente conectados a la interfaz del sustrato, la resistencia a la fractura en esta dirección tiene un valor máximo. la resistencia y la resistencia a la fractura fueron 1038 mpa y 10.7 mpa m 1/2, respectivamente.
una serie de excelentes propiedades físicas y mecánicas y propiedades químicas de las cerámicas de nitruro de silicio tienen un gran mercado y potencial de aplicación en materiales estructurales de alta temperatura, materiales cerámicos para herramientas, materiales cerámicos resistentes al desgaste y materiales cerámicos resistentes al desgaste. Con la profundización de la investigación del endurecimiento de los bigotes, la aplicación de la cerámica de nitruro de silicio en herramientas, cojinetes, motores, materiales de aislamiento, etc. será más perfecta.
6) Compuesto de matriz vitrocerámica
la adición de sic-w a la vitrocerámica no solo preserva las ventajas de la fácil formación del vidrio, sino que también aumenta la resistencia y la resistencia del material en más de dos veces.
por ejemplo, los compuestos de cerámica y vidrio bioactivos endurecidos y reforzados sic-w tienen una resistencia de 4,3 mpa · m 1/2, una resistencia de hasta 460 mpa y un coeficiente de weibull de hasta 24,7, debido a la no toxicidad de sic-w y la bioactividad de las cerámicas de bioglass. El material tiene una expectativa de vida de más de 50 años bajo la tensión equivalente a la resistencia a la flexión del cuerpo humano, y es el material de cerámica biológica con la mayor expectativa de vida. Puede usarse para preparar dientes artificiales y materiales de reparación de huesos y huesos como huesos y articulaciones. Material de andamiaje para ingeniería de tejidos.
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