Séalaí meicniúlaról an-tábhachtach a imirt maidir le sceitheadh a sheachaint i go leor tionscal éagsúil. Sa tionscal muirí táséalaí meicniúla caidéil, séalaí meicniúla seafta rothlacha. Agus sa tionscal ola agus gáis táséalaí meicniúla cartúis,séalaí meicniúla scoilte nó séalaí meicniúla gáis thirim. I dtionscail na ngluaisteán tá séalaí meicniúla uisce ann. Agus sa tionscal ceimiceach tá séalaí meicniúla meascthóra (séalaí meicniúla corraitheora) agus séalaí meicniúla comhbhrúiteora ann.
Ag brath ar choinníollacha úsáide éagsúla, teastaíonn an réiteach séalaithe meicniúil le hábhair éagsúla. Úsáidtear go leor cineálacha ábhar sarónta seafta meicniúla amhail séalaí meicniúla ceirmeacha, séalaí meicniúla carbóin, séalaí meicniúla carbide silicone,Séalaí meicniúla SSIC agusSéalaí meicniúla TC.
Séalaí meicniúla ceirmeacha
Is comhpháirteanna ríthábhachtacha iad rónta meicniúla ceirmeacha in iarratais thionsclaíocha éagsúla, atá deartha chun sceitheadh sreabhán idir dhá dhromchla a chosc, amhail seafta rothlach agus tithíocht sheasta. Tá meas mór ar na rónta seo as a bhfriotaíocht caitheamh, a bhfriotaíocht creimeadh, agus a gcumas teochtaí foircneacha a sheasamh.
Is é príomhról rónta meicniúla ceirmeacha sláine trealaimh a choinneáil trí chaillteanas nó éilliú sreabhán a chosc. Úsáidtear iad i go leor tionscail, lena n-áirítear ola agus gás, próiseáil cheimiceach, cóireáil uisce, cógaisíocht, agus próiseáil bia. Is féidir úsáid fhorleathan na rónta seo a chur i leith a dtógála marthanaí; tá siad déanta as ábhair cheirmeacha chun cinn a thairgeann tréithe feidhmíochta níos fearr i gcomparáid le hábhair rónta eile.
Tá dhá phríomhchuid i rónta meicniúla ceirmeacha: is aghaidh sheasta mheicniúil í ceann amháin (déanta as ábhar ceirmeach de ghnáth), agus is aghaidh rothlach mheicniúil í an ceann eile (déanta as graifít carbóin de ghnáth). Tarlaíonn an gníomh séalaithe nuair a bhrúitear an dá aghaidh le chéile ag baint úsáide as fórsa earraigh, rud a chruthaíonn bacainn éifeachtach i gcoinne sceitheadh sreabhach. De réir mar a oibríonn an trealamh, laghdaíonn an scannán bealaithe idir na haghaidheanna séalaithe frithchuimilt agus caitheamh agus séala daingean á choinneáil ag an am céanna.
Fachtóir ríthábhachtach amháin a dhéanann idirdhealú idir séalaí meicniúla ceirmeacha agus cineálacha eile ná a bhfriotaíocht den scoth i gcoinne caitheamh. Tá airíonna cruas den scoth ag ábhair cheirmeacha a ligeann dóibh seasamh in aghaidh dálaí scríobacha gan damáiste suntasach. Mar thoradh air sin, bíonn séalaí níos marthanaí nach dteastaíonn athsholáthar nó cothabháil chomh minic leo ná iad siúd atá déanta as ábhair níos boige.
Chomh maith le friotaíocht caitheamh, taispeánann criadóireacht cobhsaíocht theirmeach eisceachtúil freisin. Is féidir leo teocht ard a sheasamh gan meath a fháil ná a n-éifeachtúlacht séalaithe a chailleadh. Fágann sé seo go bhfuil siad oiriúnach lena n-úsáid in iarratais ardteochta ina bhféadfadh ábhair shéalaithe eile teip roimh am.
Ar deireadh, cuireann séalaí meicniúla ceirmeacha comhoiriúnacht cheimiceach den scoth ar fáil, agus tá friotaíocht acu in aghaidh substaintí creimneacha éagsúla. Fágann sé sin gur rogha tharraingteach iad do thionscail a dhéileálann go rialta le ceimiceáin ghéara agus sreabháin ionsaitheacha.
Tá séalaí meicniúla ceirmeacha riachtanachrónta comhpháirtedeartha chun sceitheadh sreabhán i dtrealamh tionsclaíoch a chosc. A n-airíonna uathúla, amhail friotaíocht caitheamh, cobhsaíocht theirmeach, agus comhoiriúnacht cheimiceach, is rogha is fearr iad le haghaidh feidhmeanna éagsúla ar fud tionscail éagsúla.
| maoin fhisiciúil ceirmeach | ||||
| Paraiméadar teicniúil | aonad | 95% | 99% | 99.50% |
| Dlús | g/cm3 | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| Cruas | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Ráta tréscaoilteachta | % | 0.4 | 0.2 | 0.15 |
| Neart briste | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Comhéifeacht leathnú teasa | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Seoltacht theirmeach | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Séalaí meicniúla carbóin
Tá stair fhada ag séala carbóin mheicniúla. Is isoform den eilimint charbóin é graifít. Sa bhliain 1971, rinne na Stáit Aontaithe staidéar ar an ábhar séalaithe meicniúil graifíte solúbtha rathúil, a réitigh sceitheadh comhla fuinnimh adamhach. Tar éis próiseála domhain, bíonn an graifít solúbtha ina ábhar séalaithe den scoth, a ndéantar rónta meicniúla carbóin éagsúla as a bhfuil éifeacht chomhpháirteanna séalaithe acu. Úsáidtear na rónta meicniúla carbóin seo i dtionscail cheimiceacha, peitriliam, cumhachta leictreachais amhail rónta sreabhán ardteochta.
Ós rud é go bhfoirmítear an graifít sholúbtha trí leathnú graifíte leathnaithe tar éis teocht ard, tá an méid gníomhaire idirghabhála atá fágtha sa ghraifít sholúbtha an-bheag, ach ní go hiomlán, mar sin bíonn tionchar mór ag láithreacht agus comhdhéanamh an ghníomhaire idirghabhála ar cháilíocht agus ar fheidhmíocht an táirge.
Roghnú Ábhar Aghaidh Séala Carbóin
D'úsáid an t-aireagóir bunaidh aigéad sulfarach tiubhaithe mar ocsaídeoir agus mar ghníomhaire idirghabhála. Mar sin féin, tar éis é a chur i bhfeidhm ar shéala comhpháirte miotail, fuarthas amach go raibh méid beag sulfair a bhí fágtha sa ghraifít sholúbtha ag creimeadh an mhiotail teagmhála tar éis úsáide fadtéarmach. I bhfianaise an phointe seo, rinne roinnt scoláirí baile iarracht é a fheabhsú, amhail Song Kemin a roghnaigh aigéad aicéiteach agus aigéad orgánach in ionad aigéad sulfarach. Aigéad, mall in aigéad nítreach, agus an teocht a ísliú go teocht an tseomra, déanta as meascán d'aigéad nítreach agus aigéad aicéiteach. Trí úsáid a bhaint as an meascán d'aigéad nítreach agus aigéad aicéiteach mar an ngníomhaire idirghabhála, ullmhaíodh an graifít leathnaithe saor ó sulfar le sármhanganáit photaisiam mar ocsaídeoir, agus cuireadh aigéad aicéiteach leis an aigéad nítreach go mall. Laghdaíodh an teocht go teocht an tseomra, agus rinneadh an meascán d'aigéad nítreach agus aigéad aicéiteach. Ansin cuirtear an graifít calógach nádúrtha agus sármhanganáit photaisiam leis an meascán seo. Faoi mheascadh leanúnach, tá an teocht 30 C. Tar éis imoibriú 40 nóiméad, nitear an t-uisce go neodrach agus triomaítear é ag 50 ~ 60 C, agus déantar an graifít leathnaithe tar éis leathnú ardteochta. Ní bhaintear aon vulcanú amach leis an modh seo ar an gcoinníoll go bhféadann an táirge méid áirithe leathnúcháin a bhaint amach, chun nádúr réasúnta cobhsaí an ábhair shéalaithe a bhaint amach.
| Cineál | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Branda | Tuilte | Tuilte | Feanól Tuilte | Carbón Antamóin (A) | |||||
| Dlús | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Neart Briste | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Neart Comhbhrúite | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Cruas | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Poróiseacht | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
| Teochtaí | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Séalaí meicniúla sileacain charbíde
Tugtar carborundum ar charbaíd sileacain (SiC) freisin, atá déanta as gaineamh grianchloch, cóc peitriliam (nó cóc guail), sceallóga adhmaid (a chaithfear a chur leis agus charbaíd sileacain ghlas á dtáirgeadh) agus mar sin de. Tá mianra neamhchoitianta sa nádúr i gcarbaíd sileacain freisin, an mulberry. I measc amhábhair theasfhulangacha ardteicneolaíochta neamh-ocsaíde C, N, B agus ábhair teasfhulangacha ardteicneolaíochta eile atá in úsáid go forleathan, tá carbaíd sileacain ar cheann de na hábhair is mó a úsáidtear agus is eacnamaíche, ar féidir gaineamh cruach óir nó gaineamh teasfhulangach a thabhairt air. Faoi láthair, tá táirgeadh tionsclaíoch charbaíd sileacain na Síne roinnte ina charbaíd sileacain dubh agus carbaíd sileacain ghlas, agus is criostail heicseagánacha iad araon le cion de 3.20 ~ 3.25 agus micreachruas de 2840 ~ 3320kg/m².
Déantar táirgí cairbíde sileacain a aicmiú i go leor cineálacha de réir timpeallachtaí feidhme éagsúla. De ghnáth, úsáidtear iad níos mó go meicniúil. Mar shampla, is ábhar idéalach é cairbíde sileacain le haghaidh séala meicniúla cairbíde sileacain mar gheall ar a fhriotaíocht mhaith creimeadh ceimiceach, a neart ard, a chruas ard, a fhriotaíocht mhaith caitheamh, a chomhéifeacht frithchuimilte beag agus a fhriotaíocht ardteochta.
Is féidir fáinní séalaithe SIC a roinnt ina bhfáinne statach, fáinne gluaisteach, fáinne cothrom agus mar sin de. Is féidir sileacan SiC a dhéanamh i dtáirgí éagsúla cairbíde, amhail fáinne rothlach cairbíde sileacain, suíochán seasta cairbíde sileacain, tor cairbíde sileacain, agus mar sin de, de réir riachtanais speisialta na gcustaiméirí. Is féidir é a úsáid freisin i gcomhar le hábhar graifíte, agus tá a chomhéifeacht frithchuimilte níos lú ná ceirmeach alúmana agus cóimhiotal crua, mar sin is féidir é a úsáid i luach PV ard, go háirithe i riocht aigéad láidir agus alcaile láidir.
Tá laghdú ar fhrithchuimilt SIC ar cheann de na príomhbhuntáistí a bhaineann lena úsáid i séalaí meicniúla. Dá bhrí sin, is féidir le SIC caitheamh agus cuimilt a sheasamh níos fearr ná ábhair eile, rud a shíneann saolré an tséala. Ina theannta sin, laghdaíonn an fhrithchuimilt laghdaithe atá ag SIC an gá le bealadh. Laghdaíonn easpa bealaithe an fhéidearthacht go dtarlóidh éilliú agus creimeadh, rud a fheabhsaíonn éifeachtúlacht agus iontaofacht.
Tá friotaíocht iontach ag SIC i gcoinne caitheamh freisin. Léiríonn sé seo gur féidir leis úsáid leanúnach a sheasamh gan dul in olcas ná briseadh. Fágann sé sin gurb é an t-ábhar foirfe é le haghaidh úsáidí a éilíonn ardleibhéal iontaofachta agus marthanachta.
Is féidir é a ath-lapáil agus a snasú freisin ionas gur féidir séala a athchóiriú arís agus arís eile le linn a shaoilré. Úsáidtear é go meicniúil go ginearálta, amhail i séalaí meicniúla mar gheall ar a fhriotaíocht mhaith in aghaidh creimeadh ceimiceach, a neart ard, a chruas ard, a fhriotaíocht mhaith caitheamh, a chomhéifeacht frithchuimilte beag agus a fhriotaíocht ardteochta.
Nuair a úsáidtear é le haghaidheanna séalaí meicniúla, bíonn feidhmíocht fheabhsaithe, saolré séalaí méadaithe, costais chothabhála níos ísle, agus costais reatha níos ísle mar thoradh ar threalamh rothlach amhail tuirbíní, comhbhrúiteoirí, agus caidéil lártheifeacha. Is féidir le hairíonna difriúla a bheith ag cairbíd sileacain ag brath ar an gcaoi a ndearnadh é a mhonarú. Cruthaítear cairbíd sileacain nasctha imoibríoch trí cháithníní cairbíde sileacain a nascadh lena chéile i bpróiseas imoibríoch.
Ní dhéanann an próiseas seo difear suntasach do fhormhór airíonna fisiceacha agus teirmeacha an ábhair, ach cuireann sé teorainn le friotaíocht cheimiceach an ábhair. Is iad na ceimiceáin is coitianta a bhíonn ina bhfadhb ná loiscnigh (agus ceimiceáin eile a bhfuil pH ard acu) agus aigéid láidre, agus dá bhrí sin níor cheart cairbíd sileacain imoibritheach-nasctha a úsáid leis na feidhmeanna seo.
Imoibriú-shintéirithe insíothlaithecairbíd sileacain. In ábhar den sórt sin, líontar póir an ábhair SIC bhunaidh sa phróiseas insíothlaithe trí shiliceán miotalach a dhó amach, agus ar an gcaoi sin feictear SiC tánaisteach agus faigheann an t-ábhar airíonna meicniúla eisceachtúla, ag éirí frithsheasmhach in aghaidh caitheamh. Mar gheall ar a chrapadh íosta, is féidir é a úsáid i dtáirgeadh páirteanna móra agus casta le lamháltais dhlútha. Mar sin féin, cuireann an cion sileacain teorainn leis an uasteocht oibriúcháin go 1,350 °C, agus tá friotaíocht cheimiceach teoranta freisin do thart ar pH 10. Ní mholtar an t-ábhar a úsáid i dtimpeallachtaí alcaileacha ionsaitheacha.
SintéiritheFaightear cairbíd sileacain trí ghráinnín SIC an-mhín réamh-chomhbhrúite a shintéiriú ag teocht 2000 °C chun naisc láidre a fhoirmiú idir gráinní an ábhair.
Ar dtús, tiubhaíonn an laitís, ansin laghdaíonn an phóiriúlacht, agus ar deireadh sintéaraíonn na naisc idir na gráin. Le linn na próiseála sin, tarlaíonn crapadh suntasach ar an táirge – thart ar 20%.
Fáinne séala SSIC Tá sé frithsheasmhach in aghaidh gach ceimiceáin. Ós rud é nach bhfuil aon sileacan miotalach i láthair ina struchtúr, is féidir é a úsáid ag teochtaí suas le 1600C gan cur isteach ar a neart.
| airíonna | R-SiC | S-SiC |
| Poiréiseacht (%) | ≤0.3 | ≤0.2 |
| Dlús (g/cm3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Cruas | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Modúl Leaisteach (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Ábhar SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Ábhar Si (%) | ≤15% | 0.10% |
| Neart Lúbtha (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Neart Comhbhrúite (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Comhéifeacht leathnú teasa (1/℃) | 4.5 × 10-6 | 4.3 × 10-6 |
| Friotaíocht teasa (san atmaisféar) (℃) | 1300 | 1600 |
Séala meicniúil TC
Tá tréithe ardchruas, neart, friotaíocht scríobtha agus friotaíocht creimeadh ag ábhair TC. Tugtar “Fiacail Thionsclaíoch” air. Mar gheall ar a fheidhmíocht shármhaith, úsáidtear go forleathan é sa tionscal míleata, san aeraspás, sa phróiseáil mheicniúil, sa mhiotaleolaíocht, i ndruileáil ola, sa chumarsáid leictreonach, san ailtireacht agus i réimsí eile. Mar shampla, i gcaidéil, i gcomhbhrúiteoirí agus i measc lucht corraithe, úsáidtear fáinne cairbíde tungstain mar shéalaí meicniúla. A bhuíochas dá fhriotaíocht mhaith scríobtha agus dá chruas ard, tá sé oiriúnach do mhonarú páirteanna atá frithsheasmhach in aghaidh caitheamh agus a bhfuil teocht ard, frithchuimilte agus creimeadh orthu.
De réir a chomhdhéanamh ceimiceach agus a shaintréithe úsáide, is féidir TC a roinnt ina cheithre chatagóir: cóbalt tungstain (YG), tíotáiniam tungstain (YT), tantalum tíotáiniam tungstain (YW), agus cairbíd tíotáiniam (YN).
Tá cóimhiotal crua tungstain cóbalt (YG) comhdhéanta de WC agus Co. Tá sé oiriúnach chun ábhair bhréige a phróiseáil amhail iarann teilgthe, miotail neamhfheiriúla agus ábhair neamh-mhiotalacha.
Tá stellít (YT) comhdhéanta de WC, TiC agus Co. Mar gheall ar chur leis an TiC leis an gcóimhiotal, feabhsaítear a fhriotaíocht caitheamh, ach laghdaítear an neart lúbtha, an fheidhmíocht meilt agus an seoltacht theirmeach. Mar gheall ar a leochaileacht faoi theocht íseal, níl sé oiriúnach ach le haghaidh ábhair ghinearálta a ghearradh ar luas ard agus ní le haghaidh próiseáil ábhar leochaileach.
Cuirtear cóbalt (YW) tíotáiniam tungstain (niobium) leis an gcóimhiotal chun an cruas ardteochta, an neart agus an fhriotaíocht scríobtha a mhéadú trí mhéid cuí cairbíde tantalaim nó cairbíde niobium a úsáid. Ag an am céanna, feabhsaítear an déine freisin le feidhmíocht ghearradh chuimsitheach níos fearr. Úsáidtear é go príomha le haghaidh ábhair ghearradh crua agus gearradh uaineach.
Is cóimhiotal crua é an rang bonn tíotáiniam carbónáitithe (YN) ina bhfuil céim chrua TiC, nicil agus moluibdín. Is iad a bhuntáistí cruas ard, cumas frith-nasctha, frith-chaitheamh corránach agus cumas frith-ocsaídiúcháin. Ag teocht os cionn 1000 céim, is féidir é a mheaisíniú fós. Tá sé infheidhme maidir le bailchríoch leanúnach cruach chóimhiotail agus cruach múchta.
| samhail | ábhar nicil (meáchan%) | dlús (g/cm²) | cruas (HRA) | neart lúbadh (≥N/mm²) |
| YN6 | 5.7-6.2 | 14.5-14.9 | 88.5-91.0 | 1800 |
| YN8 | 7.7-8.2 | 14.4-14.8 | 87.5-90.0 | 2000 |
| samhail | ábhar cóbalt (meáchan%) | dlús (g/cm²) | cruas (HRA) | neart lúbadh (≥N/mm²) |
| YG6 | 5.8-6.2 | 14.6-15.0 | 89.5-91.0 | 1800 |
| YG8 | 7.8-8.2 | 14.5-14.9 | 88.0-90.5 | 1980 |
| YG12 | 11.7-12.2 | 13.9-14.5 | 87.5-89.5 | 2400 |
| YG15 | 14.6-15.2 | 13.9-14.2 | 87.5-89.0 | 2480 |
| YG20 | 19.6-20.2 | 13.4-13.7 | 85.5-88.0 | 2650 |
| YG25 | 24.5-25.2 | 12.9-13.2 | 84.5-87.5 | 2850 |