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        碳化硅陶瓷材料燒結及應用
        2021-04-21

            碳化硅陶瓷材料具有:耐磨、耐腐蝕、高硬度、低密度以及較高的高溫強度等優點,因此近年來在各個領域中迅速普及,發展非常迅速。在航空航天、核工業、石油工業、化學工業、輕紡工業、食品工業等需要在高溫、高速、耐腐蝕、真空、電絕緣、無磁、干摩擦等特殊環境下,這種新型陶瓷材料無可比擬的替代作用正在被人們逐漸認識。



            除以上的優點之外,在常壓燒結碳化硅陶瓷材料中,游離硅和游離碳含量極少。譬如在精細化工行業里,超純凈流體輸送過程中,要求高潔凈度,常壓燒結碳化硅陶瓷材料可以提供非??煽康倪\輸環境,對輸送環境起到了保護作用,隨著人們環保意識的增強,常壓燒結碳化硅陶瓷材料必將在化工領域全行業最終替代反應燒結碳化硅制品。



            目前,常壓燒結碳化硅陶瓷材料主要有以下幾個方面應用:


         

            一、 密封磁力傳動泵軸承組件


            隨著精細化工產品的飛速發展,特別是國際標準ISO14000在精細化工行業的進一步貫徹執行,對杜絕跑、冒、滴、漏,對化工行業環境保護,尤其是對腐蝕性液體的輸送提出了更高的要求,追求零泄漏已成為化工行業環境保護的主要目標。



            密封磁力傳動泵是采用非接觸磁力傳動方式產生扭矩,帶動泵軸系組件進行工作,其主要特點:減小了較大的空間,泵的整體體積縮20%-30% ;采用非接觸傳動,將軸承與軸系組件全部放在泵體內部,實行全封閉,從而可以實現無泄漏工作。在此工況下,軸承的壽命就決定了泵的總體壽命。



            采用常壓燒結碳化硅陶瓷材料密封環代替通用的機械密封、填料密封等動密封,因而泄漏更小、可靠性更高、使用壽命更長。對于磁力泵通常要求長時間的免維護,時間約為5—8年,這就對磁力泵軸系組件的選材提出了極為苛刻的要求。如泵中的泵軸、止推盤、軸套在裝配后,必須耐磨損、耐腐蝕,且零泄漏:目前常壓燒結碳化硅陶瓷已成為最適合的首選材料。


         二、機械密封環


            常壓燒結碳化硅陶瓷的耐化學腐蝕性好、 強度高,硬度高,耐磨性能好、摩擦系數小,抗氧化,高溫蠕變小、熱穩定性好,因而是制造密封環的理想材料。由于材料基體組織致密,游離硅;碳含量極少,在高純、超凈、精細化工等領域的應用日益廣泛。工件表面的超精密加工,使其在組合配對時,摩擦系數比氧化鋁陶瓷和硬質合金小,因而具有較高的PV值,特別適合于輸送強酸、強堿及腐蝕性液體的工況中使用。常壓燒結碳化硅陶瓷制品,具有密度高(310g/cm3-320g/cm3)、硬度高(HPA95),可多品種,成批量生產各種形狀復雜的機械密封環,如平環,單面臺階環、多級臺階環等。


           三、噴砂嘴


            作為替代硬質合金、氧化鋁陶瓷材料的后起之秀,常壓燒結碳化硅陶瓷材料已成為僅次于碳化硼陶瓷,是噴砂行業用量最大的材料。氧化鋁陶瓷噴嘴的價格盡管低廉,但由于硬度低,耐磨性較差,只用于噴砂工作量不大的場合。實際使用中,常壓燒結碳化硅陶瓷的使用壽命是氧化鋁陶瓷的4—7倍,也是大比重硬質合金的替代產品。


         四、防彈板


            自從英國人喬巴姆發明陶瓷裝甲以來,常壓燒結碳化硅陶瓷由于硬度高、比重小、彈道性能較好、碎裂后可吸收較多能量、價格較低,廣泛用于防彈裝甲中,如車輛、艦船的防護以及民用保險柜、運鈔車的防護中。常壓燒結碳化硅陶瓷的彈道性能優于氧化鋁陶瓷,綜合強度約為碳化硼陶瓷的70—80% ,但由于價格較低,特別適合用于用量大,且防護裝甲不能過厚、過重的場合。常壓燒結碳化硅陶瓷具有強度高、韌性好的特點,作為防彈裝甲材料,其抗多次打擊性能非常好,因而整體的防護效果優于普通的碳化硅陶瓷,用于圓柱狀陶瓷體輕質防護裝甲中,其破碎點可達到65噸以上,防護效果明顯優于使用普通碳化硅陶瓷的圓柱狀陶瓷體的防護裝甲。


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