Γιατί να επιλέξετε Πίεση χωρίς πίεση για την κεραμική παρασκευή SiC;

Κεραμικά καρβιδίου του πυριτίου (SiC)., γνωστά για την υψηλή σκληρότητα, την υψηλή αντοχή, την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και τη διάβρωση, βρίσκουν εκτεταμένες εφαρμογές στην αεροδιαστημική, την πετροχημική βιομηχανία και τις βιομηχανίες ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Δεδομένου ότι τα περισσότερα προϊόντα SiC είναι προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας, το δυναμικό της αγοράς είναι σημαντικό, συγκεντρώνοντας σημαντική προσοχή από διάφορες χώρες και καθιστώντας το επίκεντρο της έρευνας της επιστήμης των υλικών. Ωστόσο, η εξαιρετικά υψηλή θερμοκρασία σύνθεσης και η δυσκολία επίτευξης πυκνής πυροσυσσωμάτωσης κεραμικών SiC έχουν περιορίσει την ανάπτυξή τους. Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης είναι ζωτικής σημασίας για τα κεραμικά SiC.

Πώς συγκρίνονται οι μέθοδοι πυροσυσσωμάτωσης: Η πυροσυσσωμάτωση με αντίδραση έναντι της πυροσυσσωμάτωσης χωρίς πίεση;

Το SiC, ως ένωση με ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς, παρουσιάζει χαμηλούς ρυθμούς διάχυσης κατά τη σύντηξη λόγω των δομικών χαρακτηριστικών του που παρέχουν υψηλή σκληρότητα, υψηλή αντοχή, υψηλό σημείο τήξης και αντοχή στη διάβρωση. Αυτό απαιτεί τη χρήση πρόσθετων πυροσυσσωμάτωσης και εξωτερικής πίεσης για την επίτευξη πύκνωσης. Επί του παρόντος, τόσο η πυροσυσσωμάτωση με αντίδραση όσο και η πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση του SiC έχουν σημειώσει σημαντικές προόδους στην έρευνα και τη βιομηχανική εφαρμογή.

Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης αντίδρασης γιαΚεραμικά SiCείναι μια τεχνική πυροσυσσωμάτωσης σχεδόν σε σχήμα διχτυού, που χαρακτηρίζεται από ελάχιστη συρρίκνωση και αλλαγές μεγέθους κατά τη σύντηξη. Προσφέρει πλεονεκτήματα όπως χαμηλές θερμοκρασίες πυροσυσσωμάτωσης, πυκνές δομές προϊόντων και χαμηλό κόστος παραγωγής, καθιστώντας το κατάλληλο για την παρασκευή μεγάλων, πολύπλοκου σχήματος κεραμικών προϊόντων SiC. Ωστόσο, η διαδικασία έχει μειονεκτήματα, όπως μια πολύπλοκη αρχική προετοιμασία του πράσινου σώματος και πιθανή μόλυνση από υποπροϊόντα. Επιπλέον, το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας της αντίδρασης πυροσυσσωματώθηκεΚεραμικά SiCπεριορίζεται από το δωρεάν περιεχόμενο Si. πάνω από 1400°C, η αντοχή του υλικού μειώνεται γρήγορα λόγω της τήξης του ελεύθερου Si.

Τυπικές μικροδομές κεραμικών SiC που συντήκονται σε διάφορες θερμοκρασίες

Η τεχνολογία πυροσυσσωμάτωσης χωρίς πίεση για το SiC είναι καθιερωμένη, με πλεονεκτήματα όπως η δυνατότητα χρήσης διαφόρων διαδικασιών διαμόρφωσης, η υπέρβαση των περιορισμών στο σχήμα και το μέγεθος του προϊόντος και η επίτευξη υψηλής αντοχής και σκληρότητας με κατάλληλα πρόσθετα. Επιπλέον, η πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση είναι απλή και κατάλληλη για μαζική παραγωγή κεραμικών εξαρτημάτων σε διαφορετικά σχήματα. Ωστόσο, είναι πιο ακριβό από το πυροσυσσωματωμένο με αντίδραση SiC λόγω του υψηλότερου κόστους της σκόνης SiC που χρησιμοποιείται.

Η πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση περιλαμβάνει κυρίως πυροσυσσωμάτωση στερεάς και υγρής φάσης. Σε σύγκριση με το πυροσυσσωματωμένο SiC χωρίς πίεση σε στερεά φάση, το πυροσυσσωματωμένο με αντίδραση SiC παρουσιάζει κακή απόδοση σε υψηλή θερμοκρασία, ειδικά καθώς η αντοχή σε κάμψη τουΚεραμικά SiCπέφτει απότομα πάνω από τους 1400°C και έχουν χαμηλή αντοχή σε ισχυρά οξέα και βάσεις. Αντίστροφα, συντήχθηκε χωρίς πίεση στερεάς φάσηςΚεραμικά SiCπαρουσιάζουν ανώτερες μηχανικές ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες και καλύτερη αντοχή στη διάβρωση σε ισχυρά οξέα και βάσεις.

Τεχνολογία για την κατασκευή SiC με δεσμό αντίδρασης

Ποιες είναι οι ερευνητικές εξελίξεις στην τεχνολογία πυροσυσσωμάτωσης χωρίς πίεση;

Solid-Phase Sintering: Ποσυσσωμάτωση στερεάς φάσης τουΚεραμικά SiCπεριλαμβάνει υψηλές θερμοκρασίες αλλά έχει ως αποτέλεσμα σταθερές φυσικές και χημικές ιδιότητες, ιδιαίτερα τη διατήρηση της αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες, προσφέροντας μοναδική αξία εφαρμογής. Με την προσθήκη βορίου (Β) και άνθρακα © στο SiC, το βόριο καταλαμβάνει τα όρια των κόκκων SiC, αντικαθιστώντας εν μέρει τον άνθρακα σε SiC για να σχηματίσει ένα στερεό διάλυμα, ενώ ο άνθρακας αντιδρά με την επιφάνεια SiO2 και την ακαθαρσία Si σε SiC. Αυτές οι αντιδράσεις μειώνουν την οριακή ενέργεια των κόκκων και αυξάνουν την επιφανειακή ενέργεια, ενισχύοντας έτσι την κινητήρια δύναμη για πυροσυσσωμάτωση και προάγοντας τη συμπύκνωση. Από τη δεκαετία του 1990, η χρήση B και C ως πρόσθετων για τη σύντηξη χωρίς πίεση του SiC έχει εφαρμοστεί ευρέως σε διάφορους βιομηχανικούς τομείς. Το κύριο πλεονέκτημα είναι η απουσία δεύτερης φάσης ή υαλώδους φάσης στα όρια των κόκκων, με αποτέλεσμα καθαρά όρια κόκκων και εξαιρετική απόδοση σε υψηλή θερμοκρασία, σταθερή έως και 1600°C. Το μειονέκτημα είναι ότι δεν επιτυγχάνεται πλήρης πύκνωση, με ορισμένους κλειστούς πόρους στις γωνίες των κόκκων και οι υψηλές θερμοκρασίες μπορούν να οδηγήσουν σε ανάπτυξη κόκκων.

Ποσυσσωμάτωση σε υγρή φάση: Στη σύντηξη υγρής φάσης, τα βοηθήματα πυροσυσσωμάτωσης προστίθενται συνήθως σε μικρά ποσοστά και η προκύπτουσα διακοκκώδης φάση μπορεί να διατηρήσει σημαντικά οξείδια μετά τη σύντηξη. Κατά συνέπεια, το πυροσυσσωματωμένο σε υγρή φάση SiC τείνει να σπάει κατά μήκος των ορίων των κόκκων, προσφέροντας υψηλή αντοχή και ανθεκτικότητα στη θραύση. Σε σύγκριση με τη σύντηξη στερεάς φάσης, η υγρή φάση που σχηματίζεται κατά τη σύντηξη μειώνει αποτελεσματικά τη θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης. Το σύστημα Al2O3-Y2O3 ήταν ένα από τα πρώτα και πιο ελκυστικά συστήματα που μελετήθηκαν για πυροσυσσωμάτωση σε υγρή φάσηΚεραμικά SiC. Αυτό το σύστημα επιτρέπει τη συμπύκνωση σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, η ενσωμάτωση δειγμάτων σε μια κλίνη σκόνης που περιέχει Al2O3, Y2O3 και MgO διευκολύνει το σχηματισμό υγρής φάσης μέσω αντιδράσεων μεταξύ MgO και επιφανειακών SiO2 σε σωματίδια SiC, προάγοντας τη συμπύκνωση μέσω αναδιάταξης σωματιδίων και επανακαθίζησης τήγματος. Επιπλέον, τα Al2O3, Y2O3 και CaO που χρησιμοποιούνται ως πρόσθετα για πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση του SiC έχουν ως αποτέλεσμα φάσεις Al5Y3O12 που σχηματίζονται στο υλικό. Με την αύξηση της περιεκτικότητας σε CaO, εμφανίζονται φάσεις οξειδίου του CaY2O4, σχηματίζοντας μονοπάτια ταχείας διείσδυσης στα όρια των κόκκων και βελτιώνοντας τη συντηλεσιμότητα του υλικού.

Πώς τα πρόσθετα ενισχύουν τη σύντηξη χωρίς πίεσηΚεραμικά SiC?

Τα πρόσθετα μπορούν να αυξήσουν την πύκνωση του πυροσυσσωματωμένου χωρίς πίεσηΚεραμικά SiC, μειώνουν τη θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης, αλλάζουν τη μικροδομή και βελτιώνουν τις μηχανικές ιδιότητες. Η έρευνα για τα συστήματα προσθέτων έχει εξελιχθεί από συστήματα ενός συστατικού σε συστήματα πολλαπλών συστατικών, με κάθε στοιχείο να παίζει μοναδικό ρόλο στη βελτίωσηΚεραμικό SiCεκτέλεση. Ωστόσο, η εισαγωγή πρόσθετων έχει επίσης μειονεκτήματα, όπως οι αντιδράσεις μεταξύ προσθέτων και SiC που παράγουν αέρια υποπροϊόντα όπως το Al2O και το CO, αυξάνοντας το πορώδες του υλικού. Η μείωση του πορώδους και ο μετριασμός των επιπτώσεων απώλειας βάρους των προσθέτων θα είναι βασικοί ερευνητικοί τομείς για τη μελλοντική πυροσυσσωμάτωση σε υγρή φάσηΚεραμικά SiC.**

Εμείς στη Semicorex ειδικευόμαστε σεΚεραμικά SiCκαι άλλα Κεραμικά Υλικά που εφαρμόζονται στην κατασκευή ημιαγωγών, εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις ή χρειάζεστε πρόσθετες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.

Τηλέφωνο επικοινωνίας: +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com