طوب كربيد السيليكون المرتبط بنتريد السيليكونهي نوع من المواد المقاومة للحرارة المتقدمة مع رمل كربيد السيليكون كمادة خام رئيسية ونتريد السيليكون كمرحلة رابطة. نظرًا لأن SiC وSi3N4 عبارة عن مركبات مرتبطة تساهميًا، فإن التلبيد صعب، وعادةً ما يتم استخدام التلبيد التفاعلي في الإنتاج الصناعي. يتم استخدام SiC كمواد مجمعة، ويضاف مسحوق السيليكون المعدني، ويتم اختيار تصنيف الجسيمات المعقول ونظام الخلط وعملية التشكيل. يتم حرق الجسم الأخضر المجفف في جو من النيتروجين في معدات حرق مخصصة. أثناء عملية الحرق، يكون Si3N4 الناتج (مرحلة ربط المصفوفة) عبارة عن بلورة بيضاء رمادية، والتي يمكنها دمج جزيئات SiC (المجمعات) بشكل فعال لتشكيل بنية شبكة مكانية، بحيث يكون للطوب خصائص لا تضاهى للمواد المقاومة للحرارة الأخرى.
خصائص الطوب المصنوع من كربيد السيليكون المرتبط بنتريد السيليكون
1) تتميز الطوب السيكويا الملتصق بنتريد السيليكون بقوام صلب، حيث تبلغ صلابته على مقياس موس حوالي 9. ومن بين المواد غير المعدنية، فهي مواد ذات صلابة عالية، وتأتي في المرتبة الثانية بعد الماس من حيث صلابتها.
2) يتمتع نتريد السيليكون الممزوج بطوب كربيد السيليكون بقوة عالية في درجة حرارة الغرفة، ويحافظ على نفس القوة والصلابة تقريبًا كما هو الحال في درجة حرارة الغرفة عند درجات حرارة عالية تبلغ 1200-1400 درجة. اعتمادًا على جو الاستخدام، يمكن أن تصل أقصى درجة حرارة آمنة للاستخدام إلى 1650-1750 درجة.
3) معامل التمدد الحراري صغير، والتوصيل الحراري مرتفع مقارنة بطوب كربيد السيليكون، لذلك ليس من السهل إنتاج إجهاد حراري، ولديه استقرار جيد للصدمات الحرارية، وله عمر خدمة طويل. يتمتع بمقاومة قوية للزحف في درجات الحرارة العالية، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للبرد الشديد والحرارة، ومقاومة للأكسدة، ومن السهل صنع الطوب بدقة أبعاد عالية تلبي المتطلبات.
نطاق تطبيق الطوب المصنوع من كربيد السيليكون المرتبط بنتريد السيليكون
1: صناعة السيراميك
1.1. صناعة السيراميك الصحي للمباني
في الوقت الحاضر، في حرق المنتجات الخزفية، تُستخدم أفران الأسطوانة في الغالب لحرق السيراميك الصحي وبلاط الجدران والأرضيات، وتتكون أفران الأسطوانة بشكل أساسي من نتريد السيليكون الممزوج بكربيد السيليكون. يحل استخدام نتريد السيليكون الممزوج بأسطوانات كربيد السيليكون مشكلة ارتفاع درجة حرارة الحرق والحمل الثقيل، ويقلل بشكل فعال من استهلاك الطاقة في المنتج، ويحسن جودة المنتج.
1.2. صناعة السيراميك للاستخدام اليومي
هناك طريقتان لحرق السيراميك للاستخدام اليومي: الأولى هي استخدام فرن مكوك مع فرن ساجر أو فرن مماثل؛ والثانية هي استخدام فرن أسطواني بنفس طريقة السيراميك الصحي للبناء. إن استخدام أدوات الفرن المصنوعة من نتريد السيليكون الممزوج بكربيد السيليكون يمكن أن يقلل بشكل كبير من نسبة كتلة أدوات الفرن إلى الطوب، ويوفر الطاقة ويقلل الاستهلاك، وفي نفس الوقت يحسن جودة ومعدل جودة المنتجات. إن استخدام أفران الأسطوانة لحرق السيراميك للاستخدام اليومي واستخدام نتريد السيليكون الممزوج بأسطوانات كربيد السيليكون يزيد من عمر خدمة الفرن.
1.3. صناعة الخزف الكهربائي والسيراميك الإلكتروني
تتطلب صناعة الخزف الكهربائي والسيراميك الإلكتروني مواد فرن ذات درجة حرارة عالية وقوة عالية واستقرار حراري جيد وعمر خدمة طويل وسعر معقول، مما يوفر سوقًا واسعًا لتطبيق أدوات الفرن المصنوعة من نتريد السيليكون مع كربيد السيليكون.
2. الصناعة المعدنية
2.1. صناعات الألمنيوم والنحاس والزنك وغيرها
استخدم نترات السيليكون عالية الجودة الممزوجة بمواد كربيد السيليكون لتحل محل المواد الكربونية التقليدية على الجدران الجانبية للخلايا الكهروليتية. يمكن استخدامها أيضًا كأكمام حرارية لقياس درجة الحرارة، وبطانات أفران صهر الألومنيوم، وبطانات "الزلابية" للسوائل الألومنيوم، والمواقد، والمضخات لنقل السوائل الألومنيوم، والأنابيب، والصمامات، وقوالب صب الألومنيوم، ورافعات السوائل لتشكيل عجلات السيارات.
2.2. صناعة الصلب والدرفلة
الاستخدام الأكثر أهمية لنتريد السيليكون كمادة مقاومة للحرارة في صناعة الصلب هو كحلقة فصل للصب المستمر الأفقي. بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من الأفران الصناعية التي تستخدم غالبًا تدابير التبريد بالماء لمنع ارتفاع درجة الحرارة وتلف بعض مكوناتها. أفضل مادة لنظام قضبان انزلاق الأنابيب المبردة بالماء هي نتريد السيليكون الممزوج بطوب كربيد السيليكون.
2.3. صناعة حماية البيئة
تُصنع أغلب الفوهات المستخدمة في مشاريع إزالة الكبريت ونزع النتروجين من نتريد السيليكون الممزوج بمواد كربيد السيليكون. وتتمتع الفوهات التي يتم تشكيلها وصنعها باستخدام هذه المادة بخصائص متفوقة مثل الحجم الدقيق، ومقاومة التآكل الجيدة، ومقاومة التآكل الجيدة، وأداء التذرير الممتاز، وعمر الخدمة الطويل.
