Gạch silicon carbide liên kết với nitride siliconlà một loại vật liệu chịu lửa tiên tiến với cát silic cacbua làm nguyên liệu thô chính và silic nitrua làm pha liên kết. Vì SiC và Si3N4 là hợp chất liên kết cộng hóa trị nên quá trình thiêu kết rất khó khăn và quá trình thiêu kết phản ứng thường được sử dụng trong sản xuất công nghiệp. SiC được sử dụng làm cốt liệu, thêm bột silic kim loại và lựa chọn hệ thống phân loại hạt, trộn và quy trình tạo hình hợp lý. Thân xanh khô được nung trong môi trường nitơ trong thiết bị nung chuyên dụng. Trong quá trình nung, Si3N4 (pha liên kết ma trận) tạo thành tinh thể màu trắng xám, có thể kết hợp hiệu quả các hạt SiC (cốt liệu) để tạo thành cấu trúc mạng không gian, do đó gạch có đặc tính không thể so sánh được với các vật liệu chịu lửa khác.
Đặc điểm của gạch liên kết silicon nitride silicon carbide
1) Gạch sic liên kết bằng silicon nitride có kết cấu cứng, độ cứng Mohs khoảng 9. Trong số các vật liệu phi kim loại, chúng là vật liệu có độ cứng cao và độ cứng của chúng chỉ đứng sau kim cương.
2) Gạch silicon nitride kết hợp với gạch silicon carbide có độ bền nhiệt độ phòng cao, và duy trì độ bền và độ cứng gần như tương tự như ở nhiệt độ phòng ở nhiệt độ cao 1200-1400 độ. Tùy thuộc vào môi trường sử dụng, nhiệt độ sử dụng an toàn tối đa có thể đạt tới 1650-1750 độ.
3) Hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, độ dẫn nhiệt cao hơn so với gạch silicon carbide, do đó không dễ sinh ra ứng suất nhiệt, có độ ổn định sốc nhiệt tốt, tuổi thọ sử dụng lâu dài. Có khả năng chống biến dạng ở nhiệt độ cao, chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cực lạnh, chống oxy hóa, dễ dàng tạo ra những viên gạch có độ chính xác kích thước cao đáp ứng yêu cầu.
Phạm vi ứng dụng của gạch silicon carbide liên kết với silicon nitride
1: Ngành gốm sứ
1.1. Xây dựng ngành công nghiệp gốm sứ vệ sinh
Hiện nay, trong quá trình nung sản phẩm gốm sứ, lò nung con lăn chủ yếu được sử dụng để nung gốm sứ vệ sinh và gạch ốp tường, sàn, con lăn của lò nung con lăn về cơ bản được làm bằng silicon nitride kết hợp với silicon carbide. Việc sử dụng silicon nitride kết hợp với con lăn silicon carbide giải quyết vấn đề nhiệt độ nung cao và tải trọng lớn, giảm hiệu quả tiêu thụ năng lượng của sản phẩm và cải thiện chất lượng sản phẩm.
1.2. Ngành gốm sứ dùng hàng ngày
Có hai cách nung gốm sứ sử dụng hàng ngày: một là sử dụng lò nung con thoi với lò nung sagger hoặc lò tương tự; cách còn lại là sử dụng lò nung con lăn giống như cách xây dựng gốm sứ vệ sinh. Việc sử dụng các công cụ lò nung làm bằng silicon nitride kết hợp với silicon carbide có thể làm giảm đáng kể tỷ lệ khối lượng của các công cụ lò nung so với gạch, tiết kiệm năng lượng và giảm tiêu thụ, đồng thời cải thiện chất lượng và tỷ lệ sản phẩm đạt tiêu chuẩn. Việc sử dụng lò nung con lăn để nung gốm sứ sử dụng hàng ngày và việc sử dụng silicon nitride kết hợp với con lăn silicon carbide làm tăng tuổi thọ của lò nung.
1.3. Ngành công nghiệp sứ điện và gốm điện tử
Ngành công nghiệp gốm sứ điện tử và sứ sứ điện tử yêu cầu vật liệu lò nung có nhiệt độ cao, độ bền cao, độ ổn định nhiệt tốt, tuổi thọ cao và giá cả hợp lý, tạo ra thị trường rộng lớn cho ứng dụng dụng cụ lò nung làm từ silicon nitride kết hợp với silicon carbide.
2. Công nghiệp luyện kim
2.1. Nhôm, đồng, kẽm và các ngành công nghiệp khác
Sử dụng vật liệu silicon nitride chất lượng cao kết hợp với vật liệu silicon carbide để thay thế vật liệu carbon truyền thống trên thành bên của các cell điện phân. Chúng cũng có thể được sử dụng làm ống bọc cặp nhiệt điện đo nhiệt độ, lớp lót lò luyện nhôm, lớp lót "bánh bao" cho chất lỏng nhôm, nồi nấu chảy, máy bơm để vận chuyển chất lỏng nhôm, ống, van, khuôn đúc nhôm và ống đứng chất lỏng để tạo hình bánh xe ô tô.
2.2. Công nghiệp luyện thép và cán thép
Ứng dụng quan trọng nhất của silicon nitride như một vật liệu chịu lửa trong ngành sản xuất thép là làm vòng phân cách cho đúc liên tục theo chiều ngang. Ngoài ra, có nhiều lò công nghiệp thường sử dụng các biện pháp làm mát bằng nước để ngăn ngừa quá nhiệt và hư hỏng một số thành phần của chúng. Vật liệu tốt nhất cho hệ thống ray trượt ống làm mát bằng nước là silicon nitride kết hợp với gạch silicon carbide.
2.3. Ngành bảo vệ môi trường
Hầu hết các vòi phun trong các dự án khử lưu huỳnh và khử nitơ được làm bằng vật liệu silicon nitride kết hợp với vật liệu silicon carbide. Các vòi phun được hình thành và chế tạo bằng vật liệu này có các đặc tính vượt trội như kích thước chính xác, khả năng chống ăn mòn tốt, khả năng chống xói mòn tốt, hiệu suất phun sương tuyệt vời và tuổi thọ dài.
