Silicijum-karbidna (SiC) keramikaPostali su osnovni materijal u oblasti visokotemperaturne strukturne keramike zbog niskog koeficijenta toplotnog širenja, visoke toplotne provodljivosti, visoke tvrdoće i odlične toplotne i hemijske stabilnosti. Široko se koriste u ključnim oblastima kao što su vazduhoplovstvo, nuklearna energija, vojska i poluprovodnici.
Međutim, izuzetno jake kovalentne veze i nizak koeficijent difuzije SiC otežavaju njegovo zgušnjavanje. U tu svrhu, industrija je razvila različite tehnologije sinterovanja, a SiC keramika pripremljena različitim tehnologijama ima značajne razlike u mikrostrukturi, svojstvima i scenarijima primjene. Ovdje je data analiza osnovnih karakteristika pet glavnih vrsta silicijum-karbidne keramike.
1. SiC keramika sinterovana pod pritiskom (S-SiC)
Osnovne prednosti: Pogodno za više procesa oblikovanja, niska cijena, nije ograničeno oblikom i veličinom, najlakša je metoda sinterovanja za postizanje masovne proizvodnje. Dodavanjem bora i ugljika u β-SiC koji sadrži tragove kisika i sinterovanjem u inertnoj atmosferi na oko 2000 ℃, može se dobiti sinterovano tijelo s teoretskom gustoćom od 98%. Postoje dva procesa: čvrsta faza i tečna faza. Prva ima veću gustoću i čistoću, kao i visoku toplinsku provodljivost i čvrstoću na visokim temperaturama.
Tipične primjene: Masovna proizvodnja zaptivnih prstenova i kliznih ležajeva otpornih na habanje i koroziju; Zbog visoke tvrdoće, niske specifične težine i dobrih balističkih performansi, široko se koristi kao neprobojni oklop za vozila i brodove, kao i za zaštitu civilnih sefova i vozila za transport novca. Njegova otpornost na višestruke udarce je superiornija u odnosu na običnu SiC keramiku, a tačka loma cilindričnog laganog zaštitnog oklopa može doseći preko 65 tona.
2. Reakcijski sinterovana SiC keramika (RB SiC)
Osnovne prednosti: Odlične mehaničke performanse, visoka čvrstoća, otpornost na koroziju i otpornost na oksidaciju; Niska temperatura sinterovanja i troškovi, mogućnost formiranja gotovo normalne veličine. Proces uključuje miješanje izvora ugljika sa SiC prahom za proizvodnju gredice. Na visokim temperaturama, rastopljeni silicijum infiltrira gredicu i reaguje sa ugljikom formirajući β-SiC, koji se kombinuje sa originalnim α-SiC i ispunjava pore. Promjena veličine tokom sinterovanja je mala, što ga čini pogodnim za industrijsku proizvodnju složeno oblikovanih proizvoda.
Tipične primjene: Oprema za visokotemperaturne peći, radijantske cijevi, izmjenjivači topline, mlaznice za odsumporavanje; Zbog niskog koeficijenta toplinskog širenja, visokog modula elastičnosti i karakteristika gotovo potpunog formiranja mreže, postao je idealan materijal za svemirske reflektore; Također može zamijeniti kvarcno staklo kao nosač za elektronske cijevi i opremu za proizvodnju poluprovodničkih čipova.
3. Vruće prešana sinterovana SiC keramika (HP SiC)
Osnovna prednost: Sinhronim sinterovanjem pod visokom temperaturom i visokim pritiskom, prah je u termoplastičnom stanju, što pogoduje procesu prenosa mase. Može proizvesti proizvode sa finim zrnima, visokom gustinom i dobrim mehaničkim svojstvima na nižim temperaturama i u kraćem vremenu, te može postići potpunu gustinu i gotovo čisto stanje sinterovanja.
Tipična primjena: Prvobitno korišten kao pancirni prsluci za članove posade američkih helikoptera tokom Vijetnamskog rata, tržište oklopa zamijenjeno je vruće prešanim borovim karbidom; Trenutno se uglavnom koristi u scenarijima visoke dodane vrijednosti, kao što su područja s izuzetno visokim zahtjevima za kontrolu sastava, čistoće i zgušnjavanja, kao i područja otporne na habanje i nuklearne industrije.
4. Rekristalizirana SiC keramika (R-SiC)
Osnovna prednost: Nema potrebe za dodavanjem pomoćnih sredstava za sinterovanje, to je uobičajena metoda za pripremu SiC uređaja ultra visoke čistoće i velikih dimenzija. Proces uključuje miješanje grubih i finih SiC prahova u proporciji i njihovo oblikovanje, sinterovanje u inertnoj atmosferi na 2200~2450 ℃. Fine čestice isparavaju i kondenzuju na kontaktu između grubih čestica formirajući keramiku, s tvrdoćom koja je druga po tvrdoći odmah iza dijamanta. SiC zadržava visoku čvrstoću na visokim temperaturama, otpornost na koroziju, otpornost na oksidaciju i otpornost na termalne udare.
Tipične primjene: Namještaj za visokotemperaturne peći, izmjenjivači topline, mlaznice za sagorijevanje; U zrakoplovnoj i vojnoj oblasti koristi se za proizvodnju strukturnih komponenti svemirskih letjelica kao što su motori, repna peraja i trup, što može poboljšati performanse opreme i vijek trajanja.
5. SiC keramika infiltrirana silicijumom (SiSiC)
Osnovne prednosti: Najpogodnije za industrijsku proizvodnju, sa kratkim vremenom sinterovanja, niskom temperaturom, potpuno gusto i nedeformisano, sastavljeno od SiC matrice i infiltrirane Si faze, podijeljeno u dva procesa: infiltracija tečnosti i infiltracija gasa. Potonji ima višu cijenu, ali bolju gustinu i ujednačenost slobodnog silicijuma.
Tipične primjene: niska poroznost, dobra hermetičnost i nizak otpor pogoduju uklanjanju statičkog elektriciteta, pogodni su za proizvodnju velikih, složenih ili šupljih dijelova, široko se koriste u opremi za obradu poluprovodnika; Zbog visokog modula elastičnosti, male težine, visoke čvrstoće i odlične hermetičnosti, preferirani je visokoperformansni materijal u vazduhoplovnoj oblasti, koji može izdržati opterećenja u svemirskim okruženjima i osigurati tačnost i sigurnost opreme.
Vrijeme objave: 02.09.2025.