SiC kerámiák előkészítési folyamata

Szilícium-karbid kerámiaa szerkezeti kerámiákban legszélesebb körben használt anyagok közé tartoznak. Viszonylag alacsony hőtágulásuk, nagy fajlagos szilárdságuk, nagy hővezető képességük és keménységük, kopásállóságuk és korrózióállóságuk, és ami a legfontosabb, hogy akár 1650°C-os hőmérsékleten is képesek jó teljesítményt fenntartani, a szilícium-karbid kerámiákat széles körben használják különféle területeken.

A szilícium-karbid kerámiák általános szinterezési módszerei a következők: nyomás nélküli szinterezés, reakciószinterelés és átkristályosításos szinterezés.

1. Reakciószinterezett SiC (RBSiC)

A reakciószinterezés során a szénforrást összekeverik szilícium-karbid porral, tömörítik, majd hagyják, hogy a folyékony szilícium magas hőmérsékleten beszivárogjon a tömörítőanyagba, és a szénnel reagálva β-SiC-t képezzen, amivel sűrűsödik. Közel nulla zsugorodást mutat, így alkalmas nagy és összetett alkatrészekhez. Alacsony szinterezési hőmérséklettel és alacsony költséggel is büszkélkedhet, de a szabad szilícium csökkentheti a magas hőmérsékletű teljesítményt.

A reakciószinterezett SiC egy rendkívül vonzó szerkezeti kerámia kiváló mechanikai tulajdonságokkal, mint például nagy szilárdság, korrózióállóság és oxidációállóság. Ezenkívül alacsony szinterezési hőmérséklettel, alacsony szinterezési költséggel és közel háló alakú formázással rendelkezik.

A reakció szinterezési folyamat egyszerű. Ez magában foglalja a szénforrás és a SiC-por összekeverését egy zöld test előállításához, majd magas hőmérsékletű kapilláris erő hatására az olvadt szilícium beszivárgását a porózus zöld testbe. Ez az olvadt szilícium reakcióba lép a zöld testben lévő szénforrással, és β-SiC fázist képez, amely egyidejűleg szorosan kötődik az eredeti α-SiC-hez. A fennmaradó pórusokat megolvasztott szilícium tölti ki, így a kerámia anyaga sűrűsödik. A szinterezés során a méret lecsökken, elérve a hálóhoz közeli alakformálást, lehetővé téve szükség szerint összetett formák előállítását. Ezért széles körben használják különféle kerámiatermékek ipari előállításában.

Az alkalmazásokat tekintve a magas hőmérsékletű kemencebútoranyagok, a sugárzó csövek, a hőcserélők és a kéntelenítő fúvókák a reakciószinterezett szilícium-karbid kerámiák jellemző alkalmazásai. Ezenkívül a szilícium-karbid alacsony hőtágulási együtthatója, nagy rugalmassági modulusa és közel hálóformáló tulajdonságai miatt a reakciószinterezett szilícium-karbid ideális anyag űrtükrökhöz is. Ezenkívül az ostya méretének és a hőkezelési hőmérsékletnek a növekedésével a reakciószinterezett szilícium-karbid fokozatosan felváltja a kvarcüveget. A részleges szilícium fázist tartalmazó nagy tisztaságú szilícium-karbid (SiC) komponensek előállíthatók nagy tisztaságú szilícium-karbid por és nagy tisztaságú szilícium felhasználásával. Ezeket az alkatrészeket széles körben használják elektroncsövek és félvezető lapkák gyártóberendezéseinek tartóelemeiben.

2. Nyomásmentes szinterezett SiC (SSiC)

A nyomásmentes szinterezés szilárd fázisú és folyadékfázisú szinterezésre oszlik: A szilárd fázisú szinterezés B/C adalékok hozzáadásával magas hőmérsékleten szilárd fázisú diffúziós tömörítést ér el, ami jó magas hőmérsékleti teljesítményt, de szemcsedurvulást eredményez. A folyékony fázisú szinterezés során olyan adalékokat használnak, mint az Al2O3-Y2O3, hogy folyékony fázist képezzenek, csökkentve a hőmérsékletet, ami finomabb szemcséket és nagyobb szívósságot eredményez. Ez a technológia olcsó, különféle formákat tesz lehetővé, és alkalmas olyan precíziós szerkezeti elemekhez, mint a tömítőgyűrűk, csapágyak és golyóálló páncélok.

A nyomás nélküli szinterezést tartják a legígéretesebb szilícium-karbid szinterezési módszernek. Ez a módszer adaptálható különféle alakítási folyamatokhoz, alacsonyabb a gyártási költsége, nem korlátozza az alak vagy a méret, és a tömeggyártásban a leggyakoribb és legegyszerűbb szinterezési módszer.

A nyomás nélküli szinterezés során bórt és szenet adnak a nyomokban oxigént tartalmazó β-SiC-hez, majd 2000 ℃ körüli szinterezést végeznek inert atmoszférában, így 98%-os elméleti sűrűségű szilícium-karbid szinterezett testet kapnak. Ennek a módszernek általában két megközelítése van: szilárd fázisú szinterezés és folyékony halmazállapotú szinterezés. A nyomásmentes szilárdtest szinterezett szilícium-karbid nagy sűrűségű és tisztaságú, és különösen egyedülállóan magas hővezető képességgel és kiváló magas hőmérsékleti szilárdsággal rendelkezik, így könnyen feldolgozható nagyméretű és összetett formájú kerámia eszközökké.

Nyomásmentes szinterezett szilícium-karbid termékek: a) kerámia tömítések; b) kerámia csapágyak; c) golyóálló lemezek

Alkalmazási szempontból a SiC nyomásmentes szinterezése egyszerűen kezelhető, közepesen költséghatékony, és alkalmas különféle formájú kerámia alkatrészek tömeggyártására. Széles körben használják kopásálló és korrózióálló tömítőgyűrűkben, csúszócsapágyakban stb. Ezen túlmenően a nyomásmentes szinterezett szilícium-karbid kerámiákat széles körben használják golyóálló páncélzatokban, például járművek és hajók védelmére, valamint polgári széfekben és páncélozott teherautókban, mivel nagy keménységük, alacsony fajsúlyuk, törési képességük, törés utáni jó ballisztikus energiafelvevő képességük és alacsony költségük. Golyóálló páncélanyagként kiválóan ellenáll a többszörös ütéseknek, általános védőhatása pedig felülmúlja a hagyományos szilícium-karbid kerámiákat. Könnyű hengeres kerámia védőpáncélban használva a töréspontja elérheti a 65 tonnát is, ami lényegesen jobb védelmi teljesítményt mutat, mint a hagyományos szilícium-karbid kerámiát használó hengeres kerámia védőpáncél.

3. Újrakristályosított szinterezett SiC kerámia (R-SiC)

Az újrakristályosító szinterezés durva és finom SiC részecskéket és magas hőmérsékletű kezelést foglal magában. A finom részecskék a durva részecskék nyakánál elpárolognak és lecsapódnak, szemcsehatár-szennyeződések nélküli hídszerkezetet alkotva. A termék porozitása 10-20%, jó hővezető képességgel és hősokkállósággal rendelkezik, de szilárdsága alacsony. Nincs térfogati zsugorodása, alkalmas porózus kemencebútorokhoz stb.

Az újrakristályosító szinterezési technológia széles körben felkeltette a figyelmet, mivel nem igényel szinterezési segédanyagokat. Az újrakristályosításos szinterezés a legelterjedtebb módszer az ultranagy tisztaságú, nagyméretű SiC kerámia eszközök előállítására. Az átkristályosított szinterezett SiC kerámiák (R-SiC) előállítási folyamata a következő: a különböző szemcseméretű durva és finom SiC porokat meghatározott arányban összekeverik és zöld blankokká készítik elő olyan eljárásokkal, mint a csúszóöntés, öntés és extrudálás. Ezután a zöld nyersdarabokat 2200-2450 ℃ magas hőmérsékleten, inert atmoszférában kiégetik. Végül a finom részecskék fokozatosan gázfázisba párolognak, és a durva részecskékkel való érintkezési pontokon kondenzálódnak, R-SiC kerámiát képezve.

Az R-SiC magas hőmérsékleten képződik, és keménysége a gyémánt után a második. Megőrzi a SiC számos kiváló tulajdonságát, mint például a magas magas hőmérsékleti szilárdságot, az erős korrózióállóságot, a kiváló oxidációs ellenállást és a jó hősokkállóságot. Ezért ideális anyagjelölt magas hőmérsékletű kemencebútorokhoz, hőcserélőkhöz vagy égető fúvókákhoz. A repülőgépiparban és a katonai területeken az átkristályosított szilícium-karbidot repülőgép- és űrjárművek szerkezeti elemeinek, például hajtóműveknek, farokbordáknak és törzseknek gyártására használják. Kiváló mechanikai tulajdonságainak, korrózióállóságának és ütésállóságának köszönhetően nagymértékben javíthatja a repülőgépek teljesítményét és élettartamát.

A Semicorex személyre szabott ajánlatokat kínálSiC termékek. Ha kérdése van, vagy további részletekre van szüksége, kérjük, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk.
Telefonszám: +86-13567891907
E-mail: sales@semicorex.com