الوصف
كاربايد السيليكون المعاد تبلوره (RSiC) هو مادة سيراميكية مسامية تتكوّن من كاربايد السيليكون عالي النقاء عبر عملية إعادة التبلور بالتبخّر والتكثيف عند درجة حرارة ٢٤٠٠°م تحت ضغط معين وبيئة خاملة. وتكون جزيئاته بنيةً جسريةً تكافليةً، وتظهر شبه انعدام الانكماش أثناء التلبيد، وبمسامية تتراوح بين ١٠٪ و٢٠٪.
ويتمتّع هذا المركب بمقاومة عالية للحرارة، ومقاومة قوية للأكسدة، ومقاومة جيدة للتآكل، وصلادة تلي صلادة الألماس مباشرةً. وهو مناسب لمكونات الصناعات ذات الحرارة العالية مثل أثاث الأفران، وفوهة الاحتراق، ومبدلات الحرارة، ومرشحات الجسيمات الديزلية، وواحدات جمع الطاقة الشمسية، والأجزاء الإنشائية في مجال الفضاء والطيران. وأقصى درجة حرارة تشغيل له تبلغ ١٧٠٠°م.
المواصفات الفنية
ورقة البيانات الفنية لـ RSiC
| المعلمات الفنية | الوحدة | القيمة |
| محتوى كربيد السيليكون | كتلة٪ | ≥99 |
| الكثافة الظاهرية عند 20 درجة مئوية | جم/سم³ | 2.65~2.75 |
| المسامية الظاهرة | الحجم بالمئة | <17 |
| الصلادة عند ٢٠°م | كجم/مم | 1800-2000 |
| متانة الكسر عند ٢٠°م | ميجا باسكال × متر مربع | 1.8-2.0 |
| قوة الانحناء عند 20 درجة مئوية | ميجا باسكال | 90~100 |
| قوة الانحناء 1200 درجة مئوية | ميجا باسكال | 100~110 |
| ٢٠–١٢٠٠°م (معامل التمدد الحراري) | ١ × ١٠⁻⁶ /°م | 4.6 |
| الموصلية الحرارية عند ١٢٠٠°م | واط/م-ك | 35-36 |
| المقاومة للصدمات الحرارية عند ١٢٠٠°م | / | جيدة جدًا |
| درجة الحرارة القصوى للخدمة (في الهواء) | ℃ | 1650 |
ملاحظة: البيانات الواردة أعلاه هي قيم نموذجية لعينات الاختبار، ولا تمثّل المواصفات الدقيقة التي تضمنها شركتنا لجميع المنتجات.
التطبيقات
١. تُستخدم سيراميك كربيد السيليكون المعاد تبلوره على نطاق واسع في الصناعات ذات درجات الحرارة العالية، وتُستخدَم أساسًا كأثاث لأفران التشغيل عند درجات الحرارة المرتفعة، وفوهة الحرق، وأنابيب التسخين الإشعاعي السيراميكية، وأنابيب حماية المكونات، ومبادلات الحرارة، وفوهة الاحتراق. وهي تتمتّع بمزايا مثل ترشيد استهلاك الطاقة، وزيادة الحجم الفعّال لفرن التشغيل، وتقليل دورات التحميص، وتحسين كفاءة إنتاج الفرن، والعوائد الاقتصادية العالية.
٢. وفي قطاعات البيئة والطاقة، يُستخدم كربيد السيليكون المعاد تبلوره كمرشّح لجزيئات الديزل (DPF) وكمُرشّح هوائي للوقود الأحفوري. وبفضل موصلتيه الحرارية العالية وقدرته الكبيرة على امتصاص الضوء، يُصنع منه سيراميك على شكل خلايا نحلية تُستخدَم كمогّبات (مجمّعات شمسية) في أبراج توليد الطاقة الحرارية الشمسية.
٣. في قطاعي الطيران والدفاع، يُستخدم كاربيد السيليكون المعاد تبلوره في تصنيع المكونات الهيكلية مثل المحركات وذيل الطائرات وهيكل الطائرات للمركبات الجوية؛ كما يُستخدم أيضًا في تصنيع المعدات العسكرية مثل السيراميك المقاوم للرصاص.
٤. في قطاعي أشباه الموصلات والطاقة الشمسية، تُستخدم سيراميك كاربيد السيليكون المعاد تبلوره في مكونات أفران التلبيد ذات الحرارة العالية المستخدمة في بلورة السيليكون البلوري الشمسي، وكذلك كحلقات تلميع من كاربيد السيليكون لأقراص السيليكون الخاصة بأشباه الموصلات.
٥. في الصناعات المعدنية والكيميائية، تُستخدم طوب كاربيد السيليكون المعاد تبلوره كبطانات للأفران اللافحية، وبطانات لعربات معالجة الحديد المنصهر مبدئيًّا، وبطانات لأبراج إخماد الجاف، وبطانات لخزانات تقطير الزنك.
٦. وفي مجالات أخرى، يمكن استخدام كربيد السيليكون المعاد تبلوره كمُشغِّل حراري عالي الحرارة؛ حيث توفر بنيته المسامية ظروفاً مناسبة للدمج مع مواد أخرى (مثل الألومنيوم والنحاس)، ويمكن استخدامه في إعداد مواد التغليف الإلكترونية؛ كما يستخدم أيضاً في أجزاء السيارات، وحلقات محركات الطائرات المسيَّرة، وغيرها.
المزايا
١. كربيد السيليكون المعاد تبلوره (R-SiC) هو مادة عالية الأداء تتكوَّن عند درجات حرارة تفوق ٢٠٠٠°م، ويأتي ترتيب صلابتها مباشرةً بعد الألماس. وهو يحتفظ بالعديد من الخصائص الممتازة لكربيد السيليكون، مثل مقاومته العالية للحرارة، ومقاومته القوية للتآكل، ومقاومته الممتازة للأكسدة، وقدرته الجيدة على تحمل الصدمات الحرارية.
٢. خصائص ميكانيكية متفوقة. يمتلك كاربيد السيليكون المعاد تبلوره مقاومةً وصلابةً أعلى من ألياف الكربون، كما يتمتّع بمقاومة عالية للتأثيرات، ويمكنه الأداءَ بكفاءة في بيئات درجات الحرارة القصوى، ويُظهر مقاومةً ممتازةً في ظل ظروف مختلفة. علاوةً على ذلك، يتمتّع بمرونة جيدة، ولا يتضرّر بسهولة عند الشد أو الانحناء، ما يحسّن بشكل كبير من أدائه التطبيقي.
٣. مقاومة عالية للتآكل. يمتلك كاربيد السيليكون المعاد تبلوره مقاومةً عاليةً للتآكل تجاه وسائط متنوعة، مما يمنع تآكله بواسطة وسائط تآكلية متعددة، ويحافظ على خصائصه الميكانيكية لفترة طويلة، ويمتاز بلزوجة قوية، ما يؤدي إلى إطالة عمره الافتراضي. بالإضافة إلى ذلك، يتمتّع أيضًا باستقرار حراري جيد، فيتكيف مع مدى معين من التغيرات في درجات الحرارة، ما يحسّن فعاليته في التطبيقات.
٤. لا يحدث انكماش أثناء عملية التلبيد. وبما أن عملية التلبيد لا تؤدي إلى انكماش، فإنها لا تُولِّد إجهادات متبقية قد تؤدي إلى تشوه المنتج أو تشققه، مما يسمح بتصنيع مكونات معقَّدة الشكل وعالية الدقة.
٥. ارتفاع نسبة المسامية بعد الحرق. تحتوي منتجات كربيد السيليكون المعاد بلورتها بعد الحرق على ما يقارب ١٠٪–٢٠٪ من المسام المتبقية. وتعتمد مسامية المادة بشكل أكبر على مسامية الجسم الأخضر نفسه ولا تتغير بشكل ملحوظ مع درجة حرارة التلبيد، مما يوفِّر أساسًا للتحكم في المسامية. ولها تطبيقات واسعة في المواد المسامية، مثل ترشيح غازات العادم وترشيح هواء الوقود الأحفوري، حيث يمكن أن تحل محل المنتجات المسامية التقليدية.
6. يمتلك كاربيد السيليكون المُعاد تشكيله (RSiC) حدود حبيبات واضحة ونظيفة جدًّا، خالية من الطور الزجاجي والشوائب، لأن أي أكاسيد أو شوائب معدنية تتبخَّر بالفعل عند درجات الحرارة العالية التي تتراوح بين 2150–2300°م. كما أن آلية التلبيد عبر التبخر-التكثيف قادرةٌ أيضًا على تنقية كاربيد السيليكون (ويبلغ محتوى كاربيد السيليكون في مادة RSiC أكثر من 99%).