SiC keramikos paruošimo procesas

Silicio karbido keramikayra viena iš plačiausiai naudojamų medžiagų struktūrinėje keramikoje. Dėl santykinai mažo šiluminio plėtimosi, didelio specifinio stiprumo, didelio šilumos laidumo ir kietumo, atsparumo dilimui ir korozijai, o svarbiausia – gebėjimo išlaikyti geras eksploatacines savybes net esant net 1650°C temperatūrai, silicio karbido keramika plačiai naudojama įvairiose srityse.

Įprasti silicio karbido keramikos sukepinimo metodai yra: sukepinimas be slėgio, sukepinimas reakcijos būdu ir sukepinimas perkristalizavimo būdu.

1. Reakciniu būdu sukepintas SiC (RBSiC)

Reakcinis sukepinimas apima anglies šaltinio sumaišymą su silicio karbido milteliais, sudarant kompaktinį sluoksnį, o po to leidžiant skystam siliciui įsiskverbti į kompaktą esant aukštai temperatūrai ir reaguoti su anglimi, kad susidarytų β-SiC, taip sutankant. Jis beveik nesitraukia, todėl tinka didelėms ir sudėtingoms dalims. Jis taip pat pasižymi žema sukepinimo temperatūra ir mažomis sąnaudomis, tačiau laisvas silicis gali sumažinti veikimą aukštoje temperatūroje.

Reakciniu būdu sukepintas SiC yra labai patraukli struktūrinė keramika, pasižyminti puikiomis mechaninėmis savybėmis, tokiomis kaip didelis stiprumas, atsparumas korozijai ir atsparumas oksidacijai. Be to, jis pasižymi žema sukepinimo temperatūra, mažomis sukepinimo sąnaudomis ir beveik tinklinės formos formavimu.

Reakcinio sukepinimo procesas yra paprastas. Tai apima anglies šaltinio ir SiC miltelių sumaišymą, kad būtų paruoštas žalias korpusas, tada, veikiant aukštos temperatūros kapiliarinei jėgai, išlydyto silicio įsiskverbimas į porėtą žalią korpusą. Šis išlydytas silicis reaguoja su anglies šaltiniu žaliojo kūno viduje, sudarydamas β-SiC fazę, kuri tuo pačiu metu glaudžiai jungiasi su pradiniu α-SiC. Likusios poros užpildomos išlydytu siliciu, taip pasiekiamas keraminės medžiagos tankinimas. Sukepinimo metu dydis sumažinamas, todėl susidaro beveik tinklinė forma, todėl prireikus galima pagaminti sudėtingas formas. Todėl jis plačiai naudojamas pramoninėje įvairių keramikos gaminių gamyboje.

Kalbant apie pritaikymą, aukštos temperatūros krosnių baldų medžiagos, spinduliavimo vamzdžiai, šilumokaičiai ir sieros šalinimo purkštukai yra tipiški reakcijos būdu sukepintos silicio karbido keramikos panaudojimo būdai. Be to, dėl mažo silicio karbido šiluminio plėtimosi koeficiento, didelio tamprumo modulio ir beveik tinklinės formos formavimo charakteristikų, reakcijos būdu sukepintas silicio karbidas taip pat yra ideali medžiaga erdvės veidrodžiams. Be to, didėjant plokštelių dydžiui ir terminio apdorojimo temperatūrai, reakcijos būdu sukepintas silicio karbidas palaipsniui pakeičia kvarcinį stiklą. Didelio grynumo silicio karbido (SiC) komponentai, kuriuose yra dalinė silicio fazė, gali būti gaminami naudojant didelio grynumo silicio karbido miltelius ir didelio grynumo silicį. Šie komponentai plačiai naudojami elektroninių vamzdžių ir puslaidininkinių plokštelių gamybos įrangos atraminiuose įtaisuose.

2. Beslėgis sukepintas SiC (SSiC)

Beslėgis sukepinimas skirstomas į kietosios fazės ir skystosios fazės sukepinimą: kietosios fazės sukepinimo metu, pridėjus B/C priedų, pasiekiamas kietosios fazės difuzijos tankinimas esant aukštai temperatūrai, todėl pasiekiamas geras veikimas aukštoje temperatūroje, bet grūdeliai sutirštėja. Skystosios fazės sukepinimo metu naudojami priedai, tokie kaip Al2O3-Y2O3, kad susidarytų skysta fazė, sumažinama temperatūra, todėl gaunami smulkesni grūdeliai ir didesnis kietumas. Ši technologija yra nebrangi, leidžia gaminti įvairias formas ir tinka tiksliems konstrukciniams komponentams, tokiems kaip sandarinimo žiedai, guoliai ir neperšaunami šarvai.

Beslėgis sukepinimas laikomas perspektyviausiu SiC sukepinimo metodu. Šis metodas pritaikomas įvairiems formavimo procesams, pasižymi mažesnėmis gamybos sąnaudomis, neribojamas nei forma, nei dydžiu, yra labiausiai paplitęs ir lengviausias masinės gamybos sukepinimo būdas.

Beslėgis sukepinimas apima boro ir anglies pridėjimą į β-SiC, kuriame yra nedidelis kiekis deguonies, ir sukepinimą maždaug 2000 ℃ temperatūroje inertinėje atmosferoje, kad būtų gautas silicio karbido sukepintas kūnas, kurio teorinis tankis yra 98%. Šis metodas paprastai turi du būdus: kietojo ir skystojo sukepinimo. Beslėgis kietojo kūno sukepintas silicio karbidas pasižymi dideliu tankiu ir grynumu, ypač pasižymi unikaliu aukštu šilumos laidumu ir puikiu stipriu aukštoje temperatūroje, todėl jį lengva perdirbti į didelio dydžio ir sudėtingos formos keraminius prietaisus.

Beslėgiai sukepinto silicio karbido gaminiai: a) keraminiai sandarikliai; b) keraminiai guoliai; c) neperšaunamos plokštės

Kalbant apie pritaikymą, beslėgis SiC sukepinimas yra paprastas, vidutiniškai ekonomiškas ir tinkamas įvairių formų keraminių dalių masinei gamybai. Jis plačiai naudojamas dilimui ir korozijai atspariuose sandarinimo žieduose, slankiojančiuose guoliuose ir kt. Be to, beslėgė sukepinta silicio karbido keramika plačiai naudojama neperšaunamiems šarvams, pvz., transporto priemonių ir laivų apsaugai, taip pat civiliniuose seifuose ir šarvuotuose sunkvežimiuose dėl didelio kietumo, mažo savitojo svorio, gerų balistinių savybių ir mažų energijos sąnaudų po lūžimo. Kaip neperšaunama šarvų medžiaga, ji pasižymi puikiu atsparumu daugeliui smūgių, o bendras apsauginis poveikis yra pranašesnis už įprastą silicio karbido keramiką. Kai naudojamas lengvuose cilindriniuose keraminiuose apsauginiuose šarvuose, jo lūžio taškas gali siekti daugiau nei 65 tonas, o tai rodo žymiai geresnes apsaugos savybes nei cilindriniai keraminiai apsauginiai šarvai, naudojant įprastą silicio karbido keramiką.

3. Perkristalizuota sukepinta SiC keramika (R-SiC)

Rekristalizacinis sukepinimas apima rūšiuotas stambias ir smulkias SiC daleles ir apdorojimą aukštoje temperatūroje. Smulkios dalelės išgaruoja ir kondensuojasi prie stambiųjų dalelių kaklelio, sudarydamos jungiamąją struktūrą be grūdelių ribinių priemaišų. Produkto poringumas yra 10-20%, geras šilumos laidumas ir atsparumas šiluminiam smūgiui, tačiau mažas stiprumas. Jis neturi tūrio susitraukimo ir tinka porėtiesiems krosnies baldams ir kt.

Rekristalizacinė sukepinimo technologija sulaukė didelio dėmesio, nes jai nereikia dėti pagalbinių sukepinimo priemonių. Rekristalizacinis sukepinimas yra labiausiai paplitęs itin didelio grynumo didelio masto SiC keramikos prietaisų paruošimo būdas. Perkristalizuotos sukepintos SiC keramikos (R-SiC) paruošimo procesas yra toks: įvairaus dydžio dalelių stambūs ir smulkūs SiC milteliai sumaišomi tam tikromis proporcijomis ir paruošiami į žalius ruošinius tokiais procesais kaip liejimas, liejimas ir ekstruzija. Tada žali ruošiniai išdeginami aukštoje 2200–2450 ℃ temperatūroje inertinėje atmosferoje. Galiausiai smulkios dalelės palaipsniui išgaruoja į dujų fazę ir kondensuojasi kontaktiniuose taškuose su stambiomis dalelėmis, sudarydamos R-SiC keramiką.

R-SiC susidaro aukštoje temperatūroje ir yra kietesnis už deimantą. Jis išlaiko daugybę puikių SiC savybių, tokių kaip aukštas atsparumas aukštai temperatūrai, stiprus atsparumas korozijai, puikus atsparumas oksidacijai ir geras atsparumas šiluminiam smūgiui. Todėl tai yra ideali medžiaga aukštos temperatūros krosnių baldams, šilumokaičiams ar degimo antgaliams. Oro erdvės ir karinėse srityse perkristalizuotas silicio karbidas naudojamas aviacijos ir erdvėlaivių konstrukcinių dalių, tokių kaip varikliai, uodegos pelekai ir fiuzeliažai, gamybai. Dėl puikių mechaninių savybių, atsparumo korozijai ir atsparumo smūgiams jis gali labai pagerinti aviacijos ir erdvėlaivių eksploatacines savybes ir tarnavimo laiką.

„Semicorex“ siūlo pritaikytusSiC produktai. Jei turite klausimų ar reikia papildomos informacijos, nedvejodami susisiekite su mumis.
Telefonas pasiteirauti # +86-13567891907
paštas: sales@semicorex.com