Prášek disilicidu molybdenu

Disilicid molybdenu (MoSi2) je intermetalická sloučenina ceněná pro vysokou teplotní stabilitu, odolnost vůči oxidaci a tepelným šokům. Jako prášek slouží k tepelnému nástřiku, spékání a výrobě kompozitů. Tento průvodce podává přehled specifikací prášku MoSi2, výrobních metod, příkladů použití, dodavatelů, nákladů, omezení a alternativ, aby informoval materiálové inženýry.

Prášek disilicidu molybdenu Přehled

Kombinací křemíku s žáruvzdorným kovovým molybdenem vzniká MoSi2, který si zachovává pevnost i při teplotách nad 1300 °C, aniž by se tavil nebo oxidoval. Převedení do práškové formy umožňuje:

• Tepelně stříkané povlaky na lopatkách turbín a nástrojích
• Přidání částicové výztuže zlepšující kompozity s keramickou matricí
• Konsolidace práškové metalurgie do výměníků tepla s čistým tvarem

Klíčové vlastnosti:

• Bod tání 2030 °C nabízí vysokou teplotní stabilitu
• Vytváří ochrannou vrstvu oxidu SiO2 odolnou proti oxidaci na vzduchu do 1500 °C.
• Nízká hustota 6,2 g/cm2 usnadňuje odlehčování součástí
• Velmi nízký koeficient tepelné roztažnosti zabraňuje vzniku trhlin při rychlých gradientech ΔT.

Díky odolnosti vůči extrémním podmínkám, které jsou mnohem vyšší než u superslitin niklu a kobaltu, je tento silicid nepostradatelný v systémech tepelné ochrany od součástí pecí až po letecké motory a náběžné hrany hypersonických vozidel.

Prášek disilicidu molybdenu Složení

Rozsah prášků MoSi2 sahá od relativně čistých formulací s malou zbytkovou kontaminací uhlíkem a kyslíkem až po přizpůsobené složení s legováním nebo přidáním částicové výztuže:

Tabulka 1. Základní kategorie složení práškového disilicidu molybdenu včetně komoditních binárních směsí a slitin/kompozitů na míru

Doplnění o prvky, jako je chrom, hliník, uhlík, nebo vyztužení stabilní keramikou rozšiřuje možnosti ladění CTE, oxidační odolnosti a reologie odpovídající finálnímu designu slinutého výrobku.

Charakteristika a vlastnosti prášku MoSi2

• Vzhled - Šedý prášek s krystalickou nebo hranatou morfologií
• Bod tání - 2030 °C umožňuje spékání v roztaveném stavu bez tavení součástí
• Hustota - 6,2 g/cm3, 50% hustota wolframu
• Odolnost proti oxidaci - až do tlaku 0,9 atm, odolává oxidaci na vzduchu až do 1500 °C díky ochranné vrstvě oxidu křemičitého.
• Poissonův poměr - 0,18-0,28 podobné ocelím
• CTE - 7,8 μm/m°C od 20-1000°C zajišťuje vynikající odolnost proti teplotním šokům
• Elektrický odpor - 150-190 μΩ-cm je třeba zohlednit vedle tepelné vodivosti pro chlazení součástek.

Tyto vlastnosti zajišťují rozměrovou stabilitu při rychlém a cyklickém tepelném zatížení při střelbě, které překračuje limity superslitiny. Přídavky tvárné fáze rozšiřují křehkou tvárnost silicidu.

Specifikace velikosti částic prášku MoSi2

Průmyslové třídy klasifikují prášky na základě distribučních mezí:

Tabulka 2. Běžné klasifikace velikosti prášku disilicidu molybdenu podle velikosti ok od tepelného nástřiku až po přídavky pod 10 mikronů pro slinuté karbidy křemíku

Specifikace distribuce prášku zajišťuje přizpůsobení se omezením velikosti částic a reologickým potřebám trysek pro tepelné stříkání oproti požadavkům na lisování a spékání v těsném balení.

Výrobní procesy pro prášek MoSi2

Redukce a silicifikace - Prášky trioxidu molybdeničitého redukované ve vodíkové atmosféře s křemíkovým práškem vytvářejí MoSi2 při teplotě nad 1200 °C a nakonec jsou kulovým mlýnem rozmělněny do distribucí. Nižší čistota a nepravidelné částice se nejlépe hodí pro nanášení termickým nástřikem.

Atomizace plynu - Indukční tavení ingotů v inertním plynu rozprašovaných na prášek zvládá oxidaci a dobře kontroluje velikost částic. Sférické tvary zlepšují ucelení práškového lože a chování při spékání. Nižší výtěžky a vyšší ceny prášku jsou však proti chemické výrobě.

Sféroidizace plazmy - Namísto úplného roztavení se indukčně zahřátá surovina vstřikovaná do plazmových hořáků zaobluje nepravidelně redukovanými/silicidovanými částicemi, které zlepšují tok a balení a zároveň minimalizují ztráty materiálu při čištění taveniny. Nabízí střední kvalitu prášku a nákladový profil mezi ostatními metodami.

Vyhodnocením kompromisů mezi čistotou, vlastnostmi prášku a cenou se určí nejvýhodnější výrobní metoda odpovídající požadavkům aplikace.

Průmyslové normy a specifikace

Vlády a obchodní sdružení vydávají různé normy pro prášek MoSi2:

Tabulka 3. Přední mezinárodní normy kvality a testování platné pro prášky disilicidu molybdenu.

Přezkoumání požadovaného chemického složení, velikosti částic, typických prahových hodnot nečistot a kriticky důležitých protokolů mechanických zkoušek pro koncové aplikace zajišťuje správnou specifikaci a kvalifikaci pořízených šarží MoSi2 podle certifikačních směrnic, které pokrývají scénáře použití - vyhnete se tak nadměrnému nebo nedostatečnému specifikování vstupních surovin.

Aplikace prášku MoSi2

Nevyčerpávající použití, která těží z extrémní tepelné stability a odolnosti proti oxidaci, zahrnují:

Tepelné nástřiky

• Tlumicí trubky, příslušenství a zásobníky pecí
• Kelímky pro zpracování žáruvzdorných kovů
• Eroze lopatek leteckých turbín + tepelná ochrana

Spékání

• Kontakty a podpěry elektrického topného tělesa
• Vysokoteplotní plynová těsnění a elektrody při výrobě skla
• Přístroje pro ponoření roztaveného kovu, jako jsou naběračky

Kompozity

• Zpevňující přísada v nitridech a karbidech křemíku
• Výplně elektronických substrátů pro tepelný management

Prášky disilicidu molybdenu jsou vhodné pro jakýkoli proces slinování, nanášení povlaků nebo výroby kompozitů, který vyžaduje rozměrovou stabilitu při teplotních výkyvech >1000 °C bez oxidace.

Prášek disilicidu molybdenu Výrobci a prodejci

Mezi renomované obchodníky vyrábějící a dodávající prášky MoSi2 patří:

Tabulka 4. Významné společnosti poskytující moly-křemíkové prášky vhodné pro průmyslové aplikace s vysokou čistotou nebo velkým objemem.

Sekundární distributoři také prodávají komerčně, ale nejlepší praxe je získávat malé šarže přímo z primárních mlýnů pro nejlepší cenu a sledovatelnost.

MoSi2 prášek Nákladové faktory

Tabulka 5. Dynamika dodavatelského kanálu ovlivňující ceny práškového disilicidu molybdenu

Očekávejte $50/kg pro běžné stupně silicifikace až $300/kg pro vysoce čisté plazmatické sféroidizované frakce - ačkoli ceny nejsou lineární na základě jemných rozdílů v kvalitě.

Výhody a nevýhody prášku MoSi2

Tabulka 6. Kompromisy, které je třeba vzít v úvahu při zvažování aplikací práškového disilicidu molybdenu

MoSi2 slouží k jedinečnému řešení extrémních požadavků na tepelnou stabilitu navzdory problémům se zpracováním a křehkostí, které jsou nesrovnatelné s alternativními kandidáty z nerezové oceli 316 nebo superslitiny, a také stojí pětkrát méně, i když není zohledněna složitost zhušťování.

Porovnání MoSi2 Powder s alternativami

Tabulka 7. Kvalitativní porovnání prášku disilicidu molybdenu s alternativními prášky žáruvzdorných kovů

Zvažte požadavky na kompozitní materiály a porovnejte limity tepelného výkonu s výrobními náklady a náklady na životní cyklus, které vedou inženýry k výběru správných materiálů pro ultravysoké teploty.

Často kladené otázky

Otázka: Oxiduje MoSi2 na vzduchu při teplotě nad 1500 °C?

Odpověď: Ano, při teplotě nad 1500 °C a tlaku 0,9 atm se povrchová vrstva krystalického SiO2 stává poréznější a ztrácí ochranu.

Otázka: Jaké barvy jsou k dispozici s povlaky MoSi2?

A: Přírodní šedá, ale pro vyšší emisivitu tepelného managementu je možné barvení jemnými disperzemi oxidů.

Otázka: Vyžaduje prášek MoSi2 při spékání izostatické lisování za tepla?

Odpověď: Ano, hutnění HIP minimalizuje zbytkovou pórovitost a maximalizuje mechanickou pevnost po počátečních fázích beztlakého spékání.

Otázka: V jakých aplikacích se používá čistý disilicid molybdenu bez legování?

Odpověď: Čistý MoSi2 postačuje pro upevnění pecí, zásobníků, muflí, kde dochází především k rovnoměrné oxidaci/korozi bez mechanického zatížení.

znát více procesů 3D tisku