Ränikarbiidist (SiC) keraamikaon oma madala soojuspaisumisteguri, kõrge soojusjuhtivuse, kõrge kõvaduse ning suurepärase termilise ja keemilise stabiilsuse tõttu saanud kõrgtemperatuurse struktuurkeraamika valdkonna põhimaterjaliks. Neid kasutatakse laialdaselt võtmevaldkondades, nagu lennundus, tuumaenergia, sõjandus ja pooljuhid.
SiC äärmiselt tugevad kovalentsed sidemed ja madal difusioonitegur muudavad aga tihendamise keeruliseks. Sel eesmärgil on tööstuses välja töötatud mitmesuguseid paagutamistehnoloogiaid ning erinevate tehnoloogiate abil valmistatud SiC-keraamikal on mikrostruktuuri, omaduste ja rakendusvõimaluste osas olulisi erinevusi. Siin on viie peamise ränikarbiidkeraamika põhiomaduste analüüs.
1. Surve all paagutamata SiC-keraamika (S-SiC)
Peamised eelised: Sobib mitmeteks vormimisprotsessideks, madal hind, kuju ja suurusega mittepiiratud, see on masstootmise saavutamiseks lihtsaim paagutamismeetod. Boori ja süsiniku lisamisel β-SiC-le, mis sisaldab jälgi hapnikusisalduses, ja paagutamisel inertses atmosfääris umbes 2000 ℃ juures saab paagutatud keha teoreetilise tihedusega 98%. On kaks protsessi: tahke faas ja vedel faas. Esimesel on suurem tihedus ja puhtus, samuti kõrge soojusjuhtivus ja kõrge temperatuurikindlus.
Tüüpilised rakendused: kulumiskindlate ja korrosioonikindlate tihendusrõngaste ja libisevate laagrite masstootmine; tänu oma kõrgele kõvadusele, madalale erikaalule ja heale ballistilisele jõudlusele kasutatakse seda laialdaselt kuulikindla soomusena sõidukites ja laevadel, samuti tsiviilseifide ja sularahaveokite kaitsmiseks. Selle mitmekordne löögikindlus on tavalisest SiC-keraamikast parem ja silindrilise kerge kaitsesoomuse murdumispunkt võib ulatuda üle 65 tonni.
2. Reaktsioonpaagutatud SiC-keraamika (RB SiC)
Peamised eelised: Suurepärane mehaaniline jõudlus, kõrge tugevus, korrosioonikindlus ja oksüdatsioonikindlus; Madal paagutamistemperatuur ja -kulud, võimeline moodustama peaaegu netosuurust. Protsess hõlmab süsinikuallika segamist SiC-pulbriga tooriku saamiseks. Kõrgel temperatuuril imbub sula räni toorikusse ja reageerib süsinikuga, moodustades β-SiC, mis ühineb algse α-SiC-ga ja täidab poorid. Suuruse muutus paagutamise ajal on väike, mistõttu sobib see keeruka kujuga toodete tööstuslikuks tootmiseks.
Tüüpilised rakendused: kõrgtemperatuurilised ahjuseadmed, kiirgustorud, soojusvahetid, väävlitusotsikud; tänu madalale soojuspaisumistegurile, kõrgele elastsusmoodulile ja peaaegu netomoodustavatele omadustele on see ideaalne materjal kosmosepeegeldite jaoks; see võib asendada ka kvartsklaasi elektrontorude ja pooljuhtkiipide tootmisseadmete tugiseadmena.
3. Kuumpressitud paagutatud SiC-keraamika (HP SiC)
Peamine eelis: Sünkroonse paagutamise korral kõrgel temperatuuril ja rõhul on pulber termoplastses olekus, mis soodustab massiülekande protsessi. See võimaldab toota peeneteralisi, suure tihedusega ja heade mehaaniliste omadustega tooteid madalamal temperatuuril ja lühema ajaga ning saavutada täieliku tiheduse ja peaaegu puhta paagutusoleku.
Tüüpiline rakendus: Algselt kasutati seda Vietnami sõja ajal USA helikopterimeeskonna liikmete kuulikindlate vestidena, kuid soomusturg asendati kuumpressitud boorkarbiidiga; Praegu kasutatakse seda enamasti kõrge lisandväärtusega stsenaariumides, näiteks valdkondades, kus on äärmiselt kõrged nõuded koostise kontrolli, puhtuse ja tihendamise osas, samuti kulumiskindlates ja tuumatööstuse valdkondades.
4. Rekristalliseerunud SiC-keraamika (R-SiC)
Peamine eelis: Paagutamisabiainete lisamine pole vajalik, see on tavaline meetod ülikõrge puhtusastmega ja suurte SiC-seadmete valmistamiseks. Protsess hõlmab jämeda ja peene SiC-pulbri segamist proportsioonides ja vormimist, paagutamist inertses atmosfääris temperatuuril 2200–2450 ℃. Peened osakesed aurustuvad ja kondenseeruvad jämedate osakeste kokkupuutel, moodustades keraamika, mille kõvadus on teemandist madalam. SiC säilitab kõrge temperatuuritugevuse, korrosioonikindluse, oksüdatsioonikindluse ja termilise löögikindluse.
Tüüpilised rakendused: kõrgtemperatuurilised ahjumööbli osad, soojusvahetid, põlemisdüüsid; Lennunduses ja sõjanduses kasutatakse seda kosmoselaevade konstruktsioonielementide, näiteks mootorite, sabauimede ja kere tootmiseks, mis võivad parandada seadmete jõudlust ja kasutusiga.
5. Räniga infiltreeritud SiC-keraamika (SiSiC)
Peamised eelised: Sobib kõige paremini tööstuslikuks tootmiseks, lühike paagutamisaeg, madal temperatuur, täiesti tihe ja deformeerumata, koosneb SiC maatriksist ja infiltreeritud Si faasist, jaguneb kaheks protsessiks: vedeliku infiltratsioon ja gaasi infiltratsioon. Viimasel on kõrgemad kulud, kuid parem vaba räni tihedus ja ühtlus.
Tüüpilised rakendused: madal poorsus, hea õhutihedus ja madal takistus aitavad kõrvaldada staatilist elektrit, sobivad suurte, keerukate või õõnsate osade tootmiseks, mida kasutatakse laialdaselt pooljuhtide töötlemise seadmetes; Tänu oma kõrgele elastsusmoodulile, kergele kaalule, suurele tugevusele ja suurepärasele õhutihedusele on see eelistatud kõrgjõudlusega materjal lennunduses, mis talub koormusi kosmosekeskkonnas ning tagab seadmete täpsuse ja ohutuse.
Postituse aeg: 02.09.2025