Διαδικασία Παρασκευής Κεραμικών SiC

Κεραμικά καρβιδίου του πυριτίουείναι από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα υλικά στα δομικά κεραμικά. Λόγω της σχετικά χαμηλής θερμικής διαστολής, της υψηλής ειδικής αντοχής, της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και σκληρότητας, της αντοχής στη φθορά και της διάβρωσης και, κυρίως, της ικανότητάς τους να διατηρούν καλή απόδοση ακόμη και σε θερμοκρασίες έως και 1650°C, τα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς.

Οι συνήθεις μέθοδοι πυροσυσσωμάτωσης για κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου περιλαμβάνουν: πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση, πυροσυσσωμάτωση αντίδρασης και πυροσυσσωμάτωση ανακρυστάλλωσης.

1. SiC (RBSiC) συντετηγμένο με αντίδραση

Η πυροσυσσωμάτωση με αντίδραση περιλαμβάνει ανάμειξη μιας πηγής άνθρακα με σκόνη καρβιδίου του πυριτίου, σχηματίζοντας ένα συμπαγές και στη συνέχεια επιτρέποντας στο υγρό πυρίτιο να διεισδύσει στο συμπαγές σε υψηλή θερμοκρασία και να αντιδράσει με τον άνθρακα για να σχηματίσει β-SiC, επιτυγχάνοντας συμπύκνωση. Παρουσιάζει σχεδόν μηδενική συρρίκνωση, καθιστώντας το κατάλληλο για μεγάλα και πολύπλοκα μέρη. Διαθέτει επίσης χαμηλή θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης και χαμηλό κόστος, αλλά το ελεύθερο πυρίτιο μπορεί να μειώσει την απόδοση σε υψηλή θερμοκρασία.

Το πυροσυσσωματωμένο με αντίδραση SiC είναι ένα εξαιρετικά ελκυστικό δομικό κεραμικό με εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες όπως υψηλή αντοχή, αντοχή στη διάβρωση και αντοχή στην οξείδωση. Επιπλέον, διαθέτει χαμηλή θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης, χαμηλό κόστος πυροσυσσωμάτωσης και σχηματισμό σχεδόν καθαρού σχήματος.

Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης αντίδρασης είναι απλή. Περιλαμβάνει την ανάμειξη μιας πηγής άνθρακα και σκόνης SiC για την προετοιμασία ενός πράσινου σώματος και, στη συνέχεια, υπό τριχοειδή δύναμη υψηλής θερμοκρασίας, διείσδυση λιωμένου πυριτίου στο πορώδες πράσινο σώμα. Αυτό το λιωμένο πυρίτιο αντιδρά με την πηγή άνθρακα μέσα στο πράσινο σώμα για να σχηματίσει μια φάση β-SiC, η οποία ταυτόχρονα συνδέεται στενά με το αρχικό α-SiC. Οι υπόλοιποι πόροι γεμίζονται με λιωμένο πυρίτιο, επιτυγχάνοντας έτσι πύκνωση του κεραμικού υλικού. Κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης, το μέγεθος μειώνεται, επιτυγχάνοντας σχηματισμό σχεδόν διχτυού, επιτρέποντας την κατασκευή πολύπλοκων σχημάτων όπως απαιτείται. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανική παραγωγή διαφόρων κεραμικών προϊόντων.

Όσον αφορά τις εφαρμογές, τα υλικά επίπλων κλιβάνου υψηλής θερμοκρασίας, οι σωλήνες ακτινοβολίας, οι εναλλάκτες θερμότητας και τα ακροφύσια αποθείωσης είναι τυπικές εφαρμογές των πυροσυσσωματωμένων με αντίδραση κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου. Επιπλέον, λόγω του χαμηλού συντελεστή θερμικής διαστολής του καρβιδίου του πυριτίου, του υψηλού συντελεστή ελαστικότητας και των χαρακτηριστικών σχηματισμού σχεδόν διχτυού σχήματος, το πυροσυσσωματωμένο καρβίδιο του πυριτίου είναι επίσης ένα ιδανικό υλικό για διαστημικούς καθρέφτες. Επιπλέον, με την αύξηση του μεγέθους της γκοφρέτας και της θερμοκρασίας θερμικής επεξεργασίας, το πυροσυσσωματωμένο με αντίδραση καρβίδιο του πυριτίου αντικαθιστά σταδιακά το γυαλί χαλαζία. Συστατικά καρβιδίου του πυριτίου υψηλής καθαρότητας (SiC) που περιέχουν μερική φάση πυριτίου μπορούν να παραχθούν χρησιμοποιώντας σκόνη καρβιδίου του πυριτίου υψηλής καθαρότητας και πυρίτιο υψηλής καθαρότητας. Αυτά τα εξαρτήματα χρησιμοποιούνται ευρέως σε εξαρτήματα στήριξης για εξοπλισμό κατασκευής σωλήνων ηλεκτρονίων και ημιαγωγών.

2. SiC (SSiC) χωρίς πίεση

Η πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση χωρίζεται σε πυροσυσσωμάτωση στερεής φάσης και σε υγρή φάση: Η πυροσυσσωμάτωση στερεάς φάσης, με την προσθήκη πρόσθετων B/C, επιτυγχάνει συμπύκνωση διάχυσης στερεάς φάσης σε υψηλές θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα καλή απόδοση σε υψηλή θερμοκρασία αλλά τραχύτητα των κόκκων. Η πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης χρησιμοποιεί πρόσθετα όπως το Al2O3-Y2O3 για να σχηματίσει μια υγρή φάση, μειώνοντας τη θερμοκρασία, με αποτέλεσμα λεπτότερους κόκκους και μεγαλύτερη σκληρότητα. Αυτή η τεχνολογία είναι χαμηλού κόστους, επιτρέπει διάφορα σχήματα και είναι κατάλληλη για δομικά εξαρτήματα ακριβείας, όπως στεγανοποιητικούς δακτυλίους, ρουλεμάν και αλεξίσφαιρη θωράκιση.

Η πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση θεωρείται η πιο πολλά υποσχόμενη μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης για το SiC. Αυτή η μέθοδος είναι προσαρμόσιμη σε διάφορες διαδικασίες μορφοποίησης, έχει χαμηλότερο κόστος παραγωγής, δεν περιορίζεται από το σχήμα ή το μέγεθος και είναι η πιο κοινή και ευκολότερη μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης για μαζική παραγωγή.

Η πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση περιλαμβάνει την προσθήκη βορίου και άνθρακα σε β-SiC που περιέχει ίχνη οξυγόνου και τη σύντηξη περίπου στους 2000℃ σε αδρανή ατμόσφαιρα για να ληφθεί ένα πυροσυσσωματωμένο σώμα με καρβίδιο του πυριτίου με θεωρητική πυκνότητα 98%. Αυτή η μέθοδος έχει γενικά δύο προσεγγίσεις: πυροσυσσωμάτωση στερεής κατάστασης και πυροσυσσωμάτωση σε υγρή κατάσταση. Το πυροσυσσωματωμένο καρβίδιο του πυριτίου χωρίς πίεση σε στερεά κατάσταση παρουσιάζει υψηλή πυκνότητα και καθαρότητα, και συγκεκριμένα, διαθέτει μοναδική υψηλή θερμική αγωγιμότητα και εξαιρετική αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, καθιστώντας εύκολη την επεξεργασία σε κεραμικές συσκευές μεγάλου μεγέθους και πολύπλοκου σχήματος.

Προϊόντα πυροσυσσωματωμένου καρβιδίου του πυριτίου χωρίς πίεση: α) κεραμικές σφραγίδες. (β) κεραμικά ρουλεμάν. (γ) αλεξίσφαιρες πλάκες

Όσον αφορά τις εφαρμογές, η πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση του SiC είναι απλή στη λειτουργία, μέτρια οικονομικά αποδοτική και κατάλληλη για τη μαζική παραγωγή κεραμικών μερών διαφόρων σχημάτων. Χρησιμοποιείται ευρέως σε ανθεκτικούς στη φθορά και αντοχή στη διάβρωση δακτυλίους στεγανοποίησης, συρόμενα ρουλεμάν κ.λπ. Επιπλέον, τα κεραμικά πυροσυσσωματωμένου καρβιδίου του πυριτίου χωρίς πίεση χρησιμοποιούνται ευρέως σε αλεξίσφαιρα τεθωρακισμένα, όπως για προστασία οχημάτων και πλοίων, καθώς και σε πολιτικά χρηματοκιβώτια και θωρακισμένα φορτηγά, λόγω της χαμηλής απόδοσης μετά την υψηλή σκληρότητά τους. θραύση και χαμηλό κόστος. Ως αλεξίσφαιρο υλικό θωράκισης, παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή σε πολλαπλές κρούσεις και η συνολική προστατευτική του δράση είναι ανώτερη από τα συνηθισμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου. Όταν χρησιμοποιείται σε ελαφριά κυλινδρική κεραμική προστατευτική θωράκιση, το σημείο θραύσης της μπορεί να φτάσει τους 65 τόνους, επιδεικνύοντας σημαντικά καλύτερη προστατευτική απόδοση από την κυλινδρική κεραμική προστατευτική θωράκιση που χρησιμοποιεί συνηθισμένα κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου.

3. Ανακρυσταλλωμένα πυροσυσσωματωμένα κεραμικά SiC (R-SiC)

Η πυροσυσσωμάτωση ανακρυστάλλωσης περιλαμβάνει διαβαθμισμένα χονδροειδή και λεπτά σωματίδια SiC και επεξεργασία σε υψηλή θερμοκρασία. Τα λεπτά σωματίδια εξατμίζονται και συμπυκνώνονται στο λαιμό των χονδροειδών σωματιδίων, σχηματίζοντας μια δομή γεφύρωσης χωρίς ακαθαρσίες στα όρια των κόκκων. Το προϊόν έχει πορώδες 10-20%, καλή θερμική αγωγιμότητα και αντοχή στο θερμικό σοκ, αλλά χαμηλή αντοχή. Δεν έχει συρρίκνωση όγκου και είναι κατάλληλο για πορώδη έπιπλα κλιβάνου κ.λπ.

Η τεχνολογία πυροσυσσωμάτωσης ανακρυστάλλωσης έχει προσελκύσει ευρεία προσοχή επειδή δεν απαιτεί την προσθήκη βοηθημάτων πυροσυσσωμάτωσης. Η πυροσυσσωμάτωση ανακρυστάλλωσης είναι η πιο κοινή μέθοδος για την παρασκευή κεραμικών συσκευών SiC εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας μεγάλης κλίμακας. Η διαδικασία παρασκευής των ανακρυσταλλοποιημένων πυροσυσσωματωμένων κεραμικών SiC (R-SiC) είναι η εξής: χονδροειδείς και λεπτές σκόνες SiC διαφορετικών μεγεθών σωματιδίων αναμειγνύονται σε μια ορισμένη αναλογία και παρασκευάζονται σε πράσινα κενά μέσω διεργασιών όπως χύτευση με ολίσθηση, χύτευση και εξώθηση. Στη συνέχεια, τα πράσινα κενά πυροδοτούνται σε υψηλή θερμοκρασία 2200~2450 ℃ υπό αδρανή ατμόσφαιρα. Τέλος, τα λεπτά σωματίδια εξατμίζονται σταδιακά σε αέρια φάση και συμπυκνώνονται στα σημεία επαφής με τα χονδροειδή σωματίδια, σχηματίζοντας κεραμικά R-SiC.

Το R-SiC σχηματίζεται σε υψηλές θερμοκρασίες και έχει σκληρότητα δεύτερη μετά το διαμάντι. Διατηρεί πολλές από τις εξαιρετικές ιδιότητες του SiC, όπως αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, ισχυρή αντοχή στη διάβρωση, εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση και καλή αντοχή σε θερμικό σοκ. Ως εκ τούτου, είναι ένα ιδανικό υποψήφιο υλικό για έπιπλα κλιβάνου υψηλής θερμοκρασίας, εναλλάκτες θερμότητας ή ακροφύσια καύσης. Στον αεροδιαστημικό και στρατιωτικό τομέα, το ανακρυσταλλωμένο καρβίδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται για την κατασκευή δομικών στοιχείων αεροδιαστημικών οχημάτων, όπως κινητήρες, ουρά πτερύγια και ατράκτους. Λόγω των ανώτερων μηχανικών ιδιοτήτων, της αντοχής στη διάβρωση και της αντοχής σε κρούση, μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση και τη διάρκεια ζωής των αεροδιαστημικών οχημάτων.

Προσφορές Semicorex εξατομικευμένεςπροϊόντα SiC. Εάν έχετε οποιαδήποτε απορία ή χρειάζεστε πρόσθετες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.
Τηλέφωνο επικοινωνίας +86-13567891907
Email: sales@semicorex.com