Hei Jack, potkimassa takaisin LA:ssa, jossa suurin haave saattaa olla seuraava blockbuster-k\u00e4sikirjoitus, mutta t\u00e4\u00e4ll\u00e4 materiaalitekniikan karussa maailmassa piikarbidiputket ovat todellisia t\u00e4hti\u00e4. Olen paininut keramiikan kanssa 42 vuotta - aloitin Pittsburghin ter\u00e4stehtaalla, jahtasin korroosiopainajaisia kemiantehtailla Houstonissa, ja nyt neuvon kaikenlaista ydinvoimaloista aurinkovoimalaitoksiin. SiC-putket? Ne ovat sitkeit\u00e4, kun kaikki muu sulaa, halkeilee tai murenee. Olen n\u00e4hnyt, miten ne tekev\u00e4t katastrofi-alttiista prosesseista kellonvaraisia ja luotettavia. T\u00e4ss\u00e4 artikkelissa kerron raa'asti, mit\u00e4 ne ovat, miten niit\u00e4 taotaan, miss\u00e4 ne ovat hallitsevia ja mit\u00e4 olen oppinut. Kirjoitus on noin 800 sanaa, ei mit\u00e4\u00e4n paskapuhetta, pelkk\u00e4\u00e4 ammattijuttuja.<\/p>\n
<\/p>\n
Aloitetaan perusasiat. Piikarbidi on synteettinen keraaminen aine, joka on syntynyt piist\u00e4 ja hiilest\u00e4, jotka on sulatettu kuumissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa. Putkissa puhutaan eritt\u00e4in puhtaista koostumuksista, jotka ovat alfa- tai beeta-SiC-kiteit\u00e4, jotka ovat pakattu tiiviisti kuin timantti. N\u00e4m\u00e4 ontot sylinterit vaihtelevat laboratoriosondeihin tarkoitetuista 5 mm:n ohuista 5 mm:n sis\u00e4tunnisteisista kyn\u00e4ohutputkista teollisuuskanaviin tarkoitettuihin 250 mm:n lihaviin petoihin, joiden pituus on 4 metri\u00e4 tai enemm\u00e4n. Tiheys on 3,1-3,2 g\/cm\u00b3, kevyempi kuin ter\u00e4s, mutta l\u00e4mm\u00f6njohtavuus (100-150 W\/m-K) vet\u00e4\u00e4 l\u00e4mp\u00f6\u00e4 kuin ammattilainen. Ne s\u00e4ilytt\u00e4v\u00e4t muotonsa 2 700 \u00b0C:n sublimointipisteeseen asti, torjuvat hapettumista 1 600 \u00b0C:n l\u00e4mp\u00f6tilaan asti ja haukkuvat happoja, em\u00e4ksi\u00e4 ja sulaa metallia. Kovuus? 9,5 Moh - hankauksen pahin vihollinen. Tutustuin niihin vuonna -85 hiilikaasuttimessa: seosputket olivat kuukausissa sveitsil\u00e4ist\u00e4 juustoa, SiC-putket toimivat kolme vuotta putkeen.<\/p>\n
SiC-putkien takominen on kuin miekan valmistaminen helvetin tulessa. Raaka SiC-jauhe on per\u00e4isin Acheson-prosessista, jossa kvartsihiekkaa ja koksia poltetaan 2 400 \u00b0C:ssa s\u00e4hk\u00f6uunissa. Sekoitamme sideaineita, suulakepuristamme tai puristamme vihre\u00e4n putken isostaattisesti ja sintraamme sen j\u00e4lkeen inertiss\u00e4 kaasussa 2 000-2 300 \u00b0C:n uuneissa. Ei sulaa - vain diffuusiosidonta, joka luo monoliittisen rakenteen. Reaktiosidottuja laatuja (halvempia, mutta joissa on jonkin verran vapaata piit\u00e4) varten hiilen aihio liotetaan piill\u00e4. Olen hikoillut laitoksissa Tennesseest\u00e4 Taiwaniin, joissa CVD (kemiallinen kaasufaasipinnoitus) lis\u00e4\u00e4 ultrapuhtaita pinnoitteita puolijohteiden puhtautta varten. Sintrauksen j\u00e4lkeen timanttity\u00f6kalut hioo sis\u00e4kohdat mikronin toleranssiin - 0,02 mm:n suoruus tai ei. Ruostumattomasta ter\u00e4ksest\u00e4 tai komposiitista valmistetut vaipat suojaavat haurasta ulkopintaa.<\/p>\n
Tyypit vaihtelevat kuin ty\u00f6kalut mekaanikon laatikossa. Sintratut alfa-SiC-putket ovat tiheit\u00e4 kuninkaita puhtaisiin, korkeapaineisiin keikkoihin. Nitridisidottu (NSiC) lis\u00e4\u00e4 piidinitridi\u00e4 iskunkest\u00e4vyyden lis\u00e4\u00e4miseksi, mik\u00e4 on ihanteellista valimoissa. Oksidisidoksiset (OSiC) v\u00e4hent\u00e4v\u00e4t kustannuksia keskil\u00e4mp\u00f6tilojen t\u00f6iss\u00e4. Uudelleenkiteytetyt (RSiC) tuovat huokoisuutta suodattimiin tai kaasudiffuusioon. Suljetut termoelementtivaipat, s\u00e4teilyl\u00e4mmittimet, joissa on kierteiset urat, tai lamellil\u00e4mm\u00f6nsiirtimet - r\u00e4\u00e4t\u00e4l\u00f6inti on pelin nimi. Ohion lasitehtaalle johtamassani uunin uudistuksessa k\u00e4ytimme laippaisia NSiC-putkia; ne kestiv\u00e4t 1 400 \u00b0C:n l\u00e4mp\u00f6tilan vaihtelut ilman vinkumista.<\/p>\n
Miss\u00e4 he murskaavat sen? Korkean kuumuuden helvetiss\u00e4. Petrokemianteollisuudessa SiC-putket vaihtavat l\u00e4mp\u00f6\u00e4 rikkihapon krakkauslaitteissa tai eteeniuunissa, ja ne kest\u00e4v\u00e4t Incoloyta 5 kertaa kauemmin. Metallurgia rakastaa niit\u00e4 upotusl\u00e4mmittimin\u00e4 alumiinisuloissa - ei kuonan saastumista. Voimalaitokset k\u00e4ytt\u00e4v\u00e4t niit\u00e4 kattiloissa ylikuumennetun h\u00f6yryn reittej\u00e4 varten. Puolijohdetekniikan tehtaat: diffuusioputket kiekkojen dopingia varten 1 200 \u00b0C:ssa, ei ep\u00e4puhtauksia. Aurinkoenergia: vastaanottoputket CSP-torneissa, joissa liotetaan 1 000 \u00b0C:n l\u00e4mp\u00f6tilassa olevaa vuota. Jopa elintarvikkeiden k\u00e4sittely-sterilointiuunit, joissa hygienia on valttia. Kohokohta ansioluettelossani: ydinpolttoaineen k\u00e4sittelylaitos Idahossa. Seosputket pettiv\u00e4t s\u00e4teilyn ja halogenidien takia; SiC kesti vuosikymmenen, mik\u00e4 v\u00e4hensi s\u00e4teilyj\u00e4tett\u00e4 huomattavasti.<\/p>\n
Etu kilpailijoihin n\u00e4hden? Metallit rapistuvat ja sy\u00f6vytt\u00e4v\u00e4t yli 1 000 \u00b0C:n l\u00e4mp\u00f6tilassa; SiC kukoistaa. Alumiinioksidi on halpaa mutta haurasta iskuissa; zirkoniumoksidi sammuu. SiC:n alhainen laajeneminen (4 x 10^-6\/K) tarkoittaa, ettei se p\u00e4\u00e4se v\u00e4sym\u00e4\u00e4n. Puolet ter\u00e4ksen painosta helpottaa asennusta, ja kierr\u00e4tett\u00e4vyys sopii ymp\u00e4rist\u00f6vaatimuksiin. Toki hauras - K1c noin 4 MPa-m^{1\/2} - joten ei vasaroita. Kustannukset: $200-2 000 per putki, mutta se maksaa itsens\u00e4 takaisin kuukausissa k\u00e4ytett\u00e4vyyden ansiosta. Sementtiuunin konsultoinnissa SiC maksoi itsens\u00e4 takaisin nelj\u00e4ss\u00e4 kuukaudessa pelk\u00e4st\u00e4\u00e4n polttoaineen s\u00e4\u00e4st\u00f6n ansiosta.<\/p>\n
Valitsemalla ne oikein: Maksimil\u00e4mp\u00f6tila, ilmakeh\u00e4 (hapettavat pinnoitteet), virtausnopeudet. Tyhji\u00f6t\u00e4 varten tihe\u00e4 sintraus; hioma-aineita varten paksummat sein\u00e4m\u00e4t. Pyyd\u00e4 Saint-Gobainilta tai Morganilta sertifikaatit - ASTM C1674 tai ei. Testin\u00e4ytteet: l\u00e4mp\u00f6kierto uunissa. Asenna varovasti - kumikiinnikkeet vaimentavat t\u00e4rin\u00e4\u00e4, v\u00e4\u00e4nn\u00e4 laippoja varovasti. Huolto? Ultra\u00e4\u00e4nitarkastukset halkeamien varalta nelj\u00e4nnesvuosittain; puhdista pehmeill\u00e4 harjoilla, ei hankaavia aineita. S\u00e4ilyt\u00e4 tasainen, kuiva - kosteus on hiljainen tappaja.<\/p>\n
Tulevaisuus on kuuma. 3D-tulostettu SiC, jossa on r\u00e4\u00e4t\u00e4l\u00f6ityj\u00e4 huokoisuuksia katalyyttisi\u00e4 reaktoreita varten. Grafeenia sis\u00e4lt\u00e4vi\u00e4 nanokomposiitteja s\u00e4hk\u00f6autojen akkujen johtavuuden parantamiseksi. Biohiilil\u00e4hteet pienent\u00e4v\u00e4t hiilijalanj\u00e4lke\u00e4. Vetytalous? SiC-putket reformaattoreissa nousevat ja k\u00e4sittelev\u00e4t 900 \u00b0C:n puhdasta H2:ta ilman haurastumista.<\/p>\n
Pakkaus, Jack: Piikarbidiputket eiv\u00e4t ole r\u00e4ikeit\u00e4 - ne ovat hiljaisia vartijoita, jotka est\u00e4v\u00e4t teollisuutta sulamiselta. Ne ovat muuttaneet \u201cei-menestys\u201d-hankkeeni vihreiksi valoiksi ja s\u00e4\u00e4st\u00e4neet samalla miljoonia. Jos joudut kohtaamaan \u00e4\u00e4rimm\u00e4isi\u00e4 olosuhteita LA:n teknologiakeskittymiss\u00e4 tai muualla, n\u00e4m\u00e4 putket ovat \u00e4ss\u00e4si. Ne kest\u00e4v\u00e4t enemm\u00e4n kuin hype ja tuottavat tavaraa. Tarvitsetko neuvoja asennukseen? Kerro yksityiskohtia - minulla on arpia pahemmasta.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon Carbide Tube: The Indestructible Pipes That Conquer Heat, Corrosion, and Industrial Mayhem Hey Jack, kicking back in LA where the biggest pipe dream might be the next blockbuster script, but over here in the gritty world of materials engineering, silicon carbide tube are the real stars. I’ve been wrestling with ceramics for 42 years […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[2],"tags":[],"class_list":["post-42","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-news"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/lobadesignco.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/42","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/lobadesignco.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/lobadesignco.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lobadesignco.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lobadesignco.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=42"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/lobadesignco.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/42\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":44,"href":"https:\/\/lobadesignco.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/42\/revisions\/44"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/lobadesignco.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=42"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/lobadesignco.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=42"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/lobadesignco.com\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=42"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}