მწვანე სილიციუმის კარბიდის ფხვნილის მთავარი როლი ცეცხლგამძლე მასალებში
მწვანე სილიციუმის კარბიდის ფხვნილი, სახელი რთულად ჟღერს. ის არსებითად ერთგვარიასილიციუმის კარბიდი (SiC), რომელიც დნება 2000 გრადუსზე მეტ ტემპერატურაზე წინააღმდეგობის ღუმელში ისეთი ნედლეულით, როგორიცაა კვარცის ქვიშა და ნავთობკოქსი. განსხვავდება ჩვეულებრივიშავი სილიციუმის კარბიდი, მას აქვს პროცესის ზუსტი კონტროლი დნობის გვიან ეტაპზე, ძალიან მცირე რაოდენობით მინარევებით და მაღალი კრისტალური სისუფთავით, ამიტომ ის წარმოადგენს უნიკალურ მწვანე ან მუქი მწვანე ფერს. ეს „სისუფთავე“ მას თითქმის უკიდურეს სიმტკიცეს ანიჭებს (მოჰსის სიმტკიცე 9.2-9.3-მდე მაღალია, მეორე ადგილზეა მხოლოდ ბრილიანტისა და ბორის კარბიდის შემდეგ) და უკიდურესად შესანიშნავ თბოგამტარობას და მაღალტემპერატურულ სიმტკიცეს. ცეცხლგამძლე მასალების სფეროში ეს არის „მყარი ძვალი“, რომელსაც შეუძლია გაუძლოს, იბრძოლოს, გაცხელდეს და დაშენდეს.
მაშ, როგორ შეუძლია ამ მწვანე ფხვნილს თავისი სიძლიერე ცეცხლგამძლე მასალების მკაცრ სამყაროში აჩვენოს და შეუცვლელ „მთავარ კაცად“ იქცეს?
სიმტკიცის გაუმჯობესება და მაღალტემპერატურულ „ფოლადის ძვლების“ ჩამოსხმა: ცეცხლგამძლე მასალები ყველაზე მეტად მაღალი ტემპერატურის „გაუძლებლობის“, დარბილებისა და ჩამონგრევის ეშინიათ.მწვანე სილიციუმის კარბიდის მიკროფხვნილიაქვს უკიდურესად მაღალი სიმტკიცე და შესანიშნავი მაღალტემპერატურული სიმტკიცე. მისი სხვადასხვა ცეცხლგამძლე ჩამოსხმულ მასალებში, საჭე მასალებში ან აგურებში დამატება ჰგავს ბეტონში მაღალი სიმტკიცის ფოლადის ბადის დამატებას. მას შეუძლია შექმნას მყარი საყრდენი ჩონჩხი მატრიცაში, მნიშვნელოვნად ეწინააღმდეგება მასალის დეფორმაციას და დარბილებას მაღალი ტემპერატურის დატვირთვის ქვეშ. დიდი ფოლადის ქარხნის აფეთქების ღუმელის რკინის არხის ჩამოსხმულ მასალებში ადრე გამოიყენებოდა ჩვეულებრივი მასალები, რომლებიც სწრაფად ეროზირდებოდა, რკინის ნაკადის სიჩქარის გაზრდა შეუძლებელი იყო და ხშირი მოვლა-პატრონობა აფერხებდა წარმოებას. მოგვიანებით, მიღწეული იქნა ტექნიკური გარღვევები და...მწვანე სილიციუმის კარბიდის მიკროფხვნილი მნიშვნელოვნად გაიზარდა. „ჰეი, საოცარია!“ - მოგვიანებით იხსენებდა სახელოსნოს დირექტორი, „როდესაც ახალი მასალა ჩაასხით, გამდნარი რკინა გადიოდა, არხის მხარე აშკარად „ღრღნიდა“, რკინის ნაკადის სიჩქარე თავდაყირა დადგა და ტექნიკური მომსახურების რაოდენობა ნახევარზე მეტით შემცირდა, დანაზოგი კი რეალური ფული იყო!“ ეს სიმტკიცე მაღალი ტემპერატურის აღჭურვილობის ხანგრძლივობის საფუძველია.
გააუმჯობესეთ თბოგამტარობა და დაამონტაჟეთ „სითბოს ჩამკეტი“ მასალაზე: რაც უფრო თბოიზოლაციას ახდენს ცეცხლგამძლე მასალა, მით უკეთესი! ისეთი ადგილებისთვის, როგორიცაა კოქსის ღუმელის კარები და ალუმინის ელექტროლიტური უჯრედის გვერდითი კედლები, თავად მასალამ სწრაფად უნდა გაატაროს შიდა სითბო, რათა თავიდან აიცილოს ადგილობრივი ტემპერატურის ძალიან მაღალი და დაზიანება. მწვანე სილიციუმის კარბიდის მიკროფხვნილის თბოგამტარობა ნამდვილად „შესანიშნავი სტუდენტია“ არამეტალურ მასალებს შორის (ოთახის ტემპერატურის თბოგამტარობის კოეფიციენტმა შეიძლება მიაღწიოს 125 W/m·K-ზე მეტს, რაც ათობითჯერ აღემატება ჩვეულებრივი თიხის აგურის კოეფიციენტს). მისი დამატება ცეცხლგამძლე მასალაში კონკრეტულ ნაწილში ჰგავს მასალაში ეფექტური „სითბოს მილის“ ჩასმას, რომელსაც შეუძლია მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს საერთო თბოგამტარობა, ხელი შეუწყოს სითბოს სწრაფ და თანაბრად გაფანტვას და თავიდან აიცილოს ადგილობრივი გადახურება და აქერცვლა ან „გულძმარვით“ გამოწვეული დაზიანება.
თერმული დარტყმისადმი მდგრადობის გაზრდა და „ცვლილებების წინაშე სიმშვიდის შენარჩუნების“ უნარის განვითარება: ცეცხლგამძლე მასალების ერთ-ერთი ყველაზე პრობლემური „მკვლელი“ სწრაფი გაგრილება და გათბობაა. ღუმელი ირთვება და ითიშება, ტემპერატურა მკვეთრად მერყეობს და ჩვეულებრივი მასალები ადვილად „ფეთქდება“ და აქერცლდება.მწვანე სილიციუმის კარბიდიმიკროფხვნილს აქვს შედარებით მცირე თერმული გაფართოების კოეფიციენტი და სწრაფი თბოგამტარობა, რაც სწრაფად აბალანსებს ტემპერატურის სხვაობით გამოწვეულ სტრესს. მისი ცეცხლგამძლე სისტემაში შეყვანამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს მასალის უნარი, გაუძლოს ტემპერატურის უეცარ ცვლილებებს, ანუ „თერმული დარტყმისადმი მდგრადობას“. ცემენტის მბრუნავი ღუმელის ღუმელის პირის რკინის ჩამოსხმა ექვემდებარება ყველაზე ძლიერ ცივ და ცხელ დარტყმებს და მისი ხანმოკლე სიცოცხლე დიდი ხნის პრობლემა იყო. გამოცდილმა ღუმელის მშენებლობის ინჟინერმა მითხრა: „მას შემდეგ, რაც გამოიყენება მაღალი სიმტკიცის ჩამოსხმის მასალები, რომელთა ძირითადი აგრეგატი და ფხვნილი მწვანე სილიციუმის კარბიდის მიკროფხვნილია, ეფექტი მყისიერია. როდესაც ღუმელის მოვლა-პატრონობის დროს ცივი ქარი უბერავს, სხვა ნაწილები ტკაცუნობენ, მაგრამ ამ ღუმელის პირის მასალა მყარი და სტაბილურია და ზედაპირული ბზარები ნაკლებია. ციკლის შემდეგ დანაკარგი შესამჩნევად მცირდება, რაც ბევრ სარემონტო ძალისხმევას ზოგავს!“ ეს „სიმშვიდე“ წარმოებაში აღმავლობასა და ვარდნას უმკლავდება.
რადგანმწვანე სილიციუმის კარბიდის მიკროფხვნილი აერთიანებს მაღალ სიმტკიცეს, მაღალ თბოგამტარობას, შესანიშნავ თერმულ დარტყმისადმი მდგრადობას და ძლიერ ეროზიისადმი მდგრადობას, რის გამოც ის თანამედროვე მაღალი ხარისხის ცეცხლგამძლე მასალების ფორმულირების „სულის მეწყვილე“ გახდა. დუღილის ღუმელებიდან, გადამყვანებიდან, რკინის თხრილებიდან და ტორპედოს ავზებიდან რკინისა და ფოლადის მეტალურგიაში, ელექტროლიტურ უჯრედებამდე ფერადი მეტალურგიაში; სამშენებლო მასალების ინდუსტრიაში ცემენტის ღუმელებისა და მინის ღუმელების ძირითადი ნაწილებიდან დაწყებული, ქიმიური მრეწველობის, ელექტროენერგიისა და ნარჩენების დაწვის სფეროებში მაღალკოროზიული ღუმელებით დამთავრებული, და ჩამოსხმისთვის განკუთვნილი ჭიქებისა და დინამიური ფოლადის აგურებითაც კი... სადაც მაღალი ტემპერატურა, ცვეთა, უეცარი ცვლილება და ეროზიაა, ეს მწვანე მიკროფხვნილი აქტიურია. ის ჩუმად არის ჩასმული ყველა ცეცხლგამძლე აგურსა და ჩამოსხმადი მასალის ყველა კვადრატში, რაც უზრუნველყოფს მყარ დაცვას ინდუსტრიის „გულისთვის“ - მაღალი ტემპერატურის ღუმელებისთვის.
რა თქმა უნდა, მწვანე სილიციუმის კარბიდის მიკროფხვნილის „კულტივაცია“ თავისთავად ადვილი არ არის. ნედლეულის შერჩევიდან, რეზისტენტული ღუმელის დნობის პროცესის ზუსტი კონტროლიდან (სიწმინდისა და სიმწვანის უზრუნველსაყოფად), დაქუცმაცებამდე, დაფქვამდე, დამწნილებამდე და მინარევების მოცილებამდე, ჰიდრავლიკური ან ჰაერის ნაკადის ზუსტი კლასიფიკაციამდე, ნაწილაკების ზომის განაწილების მიხედვით (რამდენიმე მიკრონიდან ასობით მიკრონამდე) მკაცრ შეფუთვამდე, თითოეული ნაბიჯი დაკავშირებულია საბოლოო პროდუქტის სტაბილურ მუშაობასთან. კერძოდ, მიკროფხვნილის სისუფთავე, ნაწილაკების ზომის განაწილება და ნაწილაკების ფორმა პირდაპირ გავლენას ახდენს მის დისპერსიულობასა და ეფექტზე ცეცხლგამძლე მასალებში. შეიძლება ითქვას, რომ მაღალი ხარისხის მწვანე სილიციუმის კარბიდის მიკროფხვნილი თავად ტექნოლოგიისა და ხელოსნობის კომბინაციის პროდუქტია.