Карбид кремния против карбида вольфрама

Как лучше понять карбид кремния в сравнении с карбид вольфрама. В данной статье представлен сравнительный анализ кремниевых твёрдый сплав (SiC) и карбида вольфрама (WC), уделяя особое внимание их свойствам и промышленному применению.

1. Карбид кремния (SiC)

Плотность: 3,2 г/см³.

Основные варианты:

Черный SiC (α-SiC, чистота 98,5%): Обладает более высокой вязкостью, чем зеленый SiC, в основном используется для обработки низкопрочных материалов (стекло, керамика, чугун).

Зеленый SiC (α-SiC, чистота >99%): Превосходные самозатачивающиеся свойства, идеально подходит для цементированных карбидов, титановых сплавов и прецизионной заточки инструментов из быстрорежущей стали.

Кубический SiC: желто-зеленый кристалл, синтезированный с помощью специальных методов, используется для сверхточной обработки подшипников, снижая шероховатость поверхности с Ra 32-0,16 мкм до Ra 0,04-0,02 мкм.

Ключевые свойства:

Высокая теплопроводность (120-490 Вт/м-К)

Полупроводниковое поведение с устойчивостью к окислению до 1600°C

Химически инертен в кислой/щелочной среде (pH 3-11)

Приложения:

Покрытия для лопаток турбины (увеличивает срок службы на 100-200%)

Энергоэффективные огнеупоры (низкое тепловое расширение, высокая стойкость к термоударам)

Раскислители в сталеплавильном производстве (степень чистоты 85%)

Нагревательные элементы (например, стержни из карбида кремния)

2. Нитрид кремния (Si₃N₄)

Структура: Алмазоподобная 3D-решетка.

Свойства:

Температура плавления: 1900°C

Плотность: 3,2-3,4 г/см³ | Твердость: 1500-1900 HV

Прочность на изгиб: 600-1000 МПа | Модуль упругости: 310 ГПа

Стабильность на воздухе до 1450-1550°C

Растворим в HF; инертен к воде и разбавленным кислотам

3. Карбид вольфрама (WC)

Структура: Гексагональный кристалл (металлический блеск).

Свойства:

Плотность: 15,63 г/см³ (18°C) | Температура плавления: 2870°C

Нерастворим в H₂O, HCl, H₂SO₄; растворим в смесях HNO₃-HF

Хрупкость снижается за счет добавления Ti/Co (1-5 масс%)

Синтез:

Производится путем науглероживания вольфрамового порошка при температуре 1400-1600°C.

Для получения оксида WC требуется вакуумная обработка при 1500°C.

Приложения:

Режущие инструменты (с добавками TiC/TaC для повышения ударопрочности)

Высокотемпературные компоненты (твёрдосплавные насадкиРеактивные двигатели, твердосплавные уплотнения)

Структурный взгляд:
Атомы углерода занимают междоузельные участки в решетке вольфрама, образуя междоузельный твердый раствор.

4. Срок службы механических уплотнений в канализационных насосах

[Q]: Как долго служат торцевые уплотнения канализационных насосов?
[A]: Зависит от материала и условий эксплуатации:

Карбид вольфрама: 1-2 года

Карбид кремния: ~1 год

Керамика: <6 месяцев