Спекание керамики на основе карбида кремния
Керамика из карбида кремния (SiC)
Карбид кремния (SiC)Керамика занимает важное место среди высокотемпературной конструкционной керамики благодаря низкому коэффициенту теплового расширения, высокой теплопроводности, высокой твердости и превосходной термической и химической стабильности. Она широко используется в таких областях, как аэрокосмическая промышленность, ядерная энергетика, военные приложения и полупроводники.
Из-за сильной ковалентной связи и низкого коэффициента диффузии SiC достижение полной плотности керамики SiC является сложной задачей. Для решения этой проблемы были разработаны различные методы спекания керамики SiC, включая реакционное связывание, спекание без давления, горячее прессование и рекристаллизационное спекание. Каждый из этих методов имеет уникальные преимущества, что приводит к керамике SiC с различными микроструктурами, свойствами и сферами применения. Но можете ли вы различить эти различные типы керамики из карбида кремния?
Керамика SiC, спеченная без давления (SSiC)
Спекание без давления карбида кремния подразумевает уплотнение при высоких температурах без приложения внешнего давления, часто в инертном газе, путем добавления соответствующих спекающих добавок. Эта технология достигла зрелости, предлагая низкие производственные затраты и отсутствие ограничений по форме или размеру изделий. В частности, керамика SiC, полученная без давления спеканием путем твердофазного спекания, отличается высокой плотностью, однородной микроструктурой и превосходными комплексными свойствами.
Спекание без давления далее подразделяется натвердофазное спеканиеижидкофазное спекание:
1、Твердотельный спеченный SiC обеспечивает высокую плотность, высокую чистоту, уникальную высокую теплопроводность и превосходную прочность при высоких температурах. Он особенно подходит для производства больших керамических компонентов сложной формы.
2. Жидкофазное спекание, разработанное американским ученым Мууа МА в начале 1990-х годов, использует Y₂O₃-Эл₂O₃ в качестве основных спекающих добавок. Этот метод позволяет снизить температуру спекания и производить керамику с более мелкими зернами.
В приложениях спекание без давления является простым, экономически эффективным и идеально подходит для массового производства керамических компонентов различных форм. Оно широко используется в износостойких и коррозионностойких уплотнительных кольцах, подшипниках скольжения и т. д. Кроме того, благодаря своей высокой твердости, низкой плотности, превосходным баллистическим характеристикам и способности поглощать энергию при разрушении, керамика SiC, спеченная без давления, широко применяется в баллистической броне, включая защиту транспортных средств и кораблей, а также в гражданских сейфах и бронированных инкассаторских автомобилях.
Реакционно-связанная керамика SiC (SiSiC)
Реакционно-связанный карбид кремния — это привлекательная конструкционная керамика с превосходными механическими свойствами, такими как высокая прочность, коррозионная стойкость и стойкость к окислению. Он также предлагает такие преимущества, как низкая температура спекания, низкая стоимость и близкое к чистой форме формование.
Процесс реакционного связывания включает смешивание источников углерода с порошками SiC для приготовления зеленого тела. При высоких температурах расплавленный кремний проникает в пористое тело под действием капилляров, реагируя с источником углерода внутри, образуя β-SiC, который тесно связывается с исходным α-SiC. Остаточные поры заполняются жидким кремнием, достигая уплотнения. Этот процесс позволяет формовать почти чистую форму, что позволяет изготавливать изделия сложной формы.
Области применения реакционно-связанной керамики SiC включают высокотемпературные компоненты печей, радиационные трубы, теплообменники и сопла десульфурации. Кроме того, благодаря низкому коэффициенту теплового расширения, высокому модулю упругости и возможности формования почти чистой формы реакционно-связанный SiC является идеальным материалом для космических зеркал. С увеличением размеров пластин и более высоких температур термической обработки реакционно-связанный SiC постепенно заменяет кварцевое стекло.
Керамика SiC горячего прессования (л.с.-SiC)
Горячее прессование — это процесс спекания, который одновременно применяет высокую температуру и давление. Высушенные порошки SiC заполняют высокопрочные графитовые формы, и под воздействием нагрева и давления уплотнение и формование происходят одновременно.
Одновременный процесс нагрева и прессования способствует контакту частиц, диффузии и массопереносу в материале, что позволяет производить мелкозернистую, высокоплотную керамику SiC с превосходными механическими свойствами при более низких температурах и более коротком времени спекания. Керамика SiC горячего прессования может достигать полного уплотнения, приближаясь к условиям чистого спекания. Области применения в первую очередь включают износостойкие и ядерные промышленные компоненты.
Рекристаллизованная керамика SiC (R-SiC)
Рекристаллизованная керамика SiC производится путем смешивания крупнозернистых и мелкозернистых порошков SiC в определенных пропорциях с последующим спеканием сырых тел при высоких температурах в инертной атмосфере. В ходе этого процесса мелкие частицы испаряются в газовую фазу и конденсируются в точках контакта крупных частиц, образуя керамику R-SiC. Этот метод, не требующий спекающих добавок, широко используется для производства сверхчистых, крупных компонентов SiC.
R-SiC, образованный при высоких температурах, по твердости уступает только алмазу и сохраняет многие превосходные свойства SiC, такие как высокая прочность при повышенных температурах, отличная коррозионная стойкость, стойкость к окислению и стойкость к тепловому удару. В результате он идеально подходит для высокотемпературных компонентов печей, теплообменников и сопел горелок. В аэрокосмической и военной отраслях рекристаллизованный SiC используется для изготовления конструктивных элементов самолетов, таких как двигатели, хвостовые стабилизаторы и фюзеляжи. Его превосходные механические свойства, коррозионная стойкость и ударопрочность значительно повышают производительность и срок службы аэрокосмических аппаратов.
СЯМЭНЬ МАСКЕРА ТЕХНОЛОГИИ КО., ООО. — авторитетный и надежный поставщик, специализирующийся на производстве и продаже технических керамических деталей. Мы обеспечиваем индивидуальное производство и высокоточную обработку для широкого спектра высокопроизводительных керамических материалов, включая керамика на основе оксида алюминия, циркониевая керамика, нитрид кремния, нитрид бора , нитрид алюминия и обрабатываемая стеклокерамика. В настоящее время наши керамические детали можно найти во многих отраслях промышленности, таких как машиностроение, химия, медицина, полупроводники, транспорт, электроника, металлургия и т. д. Наша миссия заключается в предоставлении керамических деталей наилучшего качества для глобальных пользователей, и очень приятно видеть, как наши керамические детали эффективно работают в конкретных приложениях клиентов. Мы можем сотрудничать как в области прототипирования, так и в области массового производства, обращайтесь к нам, если у вас есть требования.
