Почему силицированный графит!?

Повсеместное распространение карбида кремния, преимущественно китайского производства, при изготовлении пар трения, различных втулок и подшипников скольжения, обусловлено отнюдь ни исключительными свойствами этого материала. При, несомненно, высокой твёрдости и окислительной стойкости, карбид кремния достаточно хрупок, а это существенный недостаток для производимых из него изделий. Напротив, разработанный ещё в лучшие годы для советской промышленности, силицированный графит имеет уникальные прочностные характеристики и окислительную стойкость, которые обуславливаются связкой углеродной фазы в виде графита, фазы металлического кремния и карбида кремния. Силицированный графит получают пропиткой графитовых деталей любой формы сложности жидким кремнием. В результате кратковременного взаимодействия кремния с углеродом формируется объемный пористый каркас из карбида кремния, в котором находится не вступившие во взаимодействие углерод и кремний.

Основным достоинством силицированных графитов перед карбидокремниевыми изделиями является наличие упруго-пластичной матрицы в качестве не прореогированного с кремнием графита. Наличие пластичной составляющей (15-35% свободного графита) позволяет повысить трещеностойкость K_1с в 2-2,5 раза по сравнению с монолитного самосвязанного карбида кремния. Высокое значение по трещиностойкости актуально в тех условиях, когда детали работают в условиях знакопеременных нагрузок, например: кратковременная работа насоса для перекачки химически-агрессивной жидкости приводит к разогреву пары трения, при резкой подаче перекачиваемой среды происходит термоудар, приводящий к разрушению поверхностного слоя и торцевое уплотнение перестает работать. Силицированный графита можно также рассматривать как хаотичноармированный композиционный материал в особенности СГП-05, что позволяет ему иметь высокую твердость 72-80 ед. HRC и при этом иметь достаточно высокий показатель по пределу прочности при изгибе. Применение такого материала актуально в тех областях, где требуется высокая надежность пар трения, например насосы для АЭС

На работу торцевого уплотнения положительно так же влияет равномерное распределение свободного углерода, а в нашем случае графит исполняет роль твердой смазки, что препятствует образованию пятнистого износа, образованию сколов и положительно влияет на эксплуатационный срок службы пары трения. При изготовлении деталей из монолитного самосвязанного карбида кремния, материал заготовки – углерод и готовые кристаллы карбида кремния подвергаются смешению, а затем прессуют. На расположение кристаллов первичного карбида кремния сказываются все технологические недостатки операции смешения, что приводит к неоднородности готового изделия.

При использовании силицированного графита в условиях высоких температур до 1200 ^ОС содержание карбидной составляющей уменьшается до 35-45%. В данном случае карбидная пленка защищает углеграфитовый материал от окисления, а основную знакопеременную термическую нагрузку несет более пластичная графитовая матрица. Детали из силицированного графита в 5-10 раз более стойки в расплавленном чугуне, алюминии, золоте, шлаке, чем аналогичные детали из не силицированного графита и 2-3 раза, чем из реакционно спеченного карбида кремния.

Только снижение производительности по сути единственного, ещё с советских времён, завода - изготовителя и сложность производства силицированных графитов дали шанс импортным материалам на постепенное вытеснение отечественных.

Компания «УралМеталлГрафит», собрав положительный производственный опыт прошлого и внеся свои уникальные разработки, производит Российские высокотехнологичные материалы, а именно силицированные графиты, традиционное обозначение которых СГ-М (силицированный графит мягкий), СГ-П (силицированный графит плотный), СГ-Т (силицированный графит твёрдый), которые уверенно находят себе применение в самых различных отраслях производства России и стран ближнего зарубежья.

Литература

Тарабанов А.С., Костиков В.И. Силицированный графит. М.: Металлургия, 1977. 206 с.
Шагарова О.Н. Выбор и обоснование способов повышения долговечности оборудования технологических линий производства кварцевого песка. Дисс. на соиск. уч. степ. к.т.н., М., МГГУ, 2005