Silizio karburozko (SiC) zeramikaktenperatura altuko zeramiken egitura-arloko material nagusia bihurtu dira, hedapen termiko koefiziente baxua, eroankortasun termiko handia, gogortasun handia eta egonkortasun termiko eta kimiko bikaina dutelako. Oso erabiliak dira funtsezko arloetan, hala nola aeroespazialan, energia nuklearrean, militarrean eta erdieroaleetan.
Hala ere, SiC-ren lotura kobalente oso sendoek eta difusio-koefiziente baxuak zaildu egiten dute haren dentsifikazioa. Horretarako, industriak hainbat sinterizazio-teknologia garatu ditu, eta teknologia ezberdinen bidez prestatutako SiC zeramikeiek alde nabarmenak dituzte mikroegitura, propietate eta aplikazio-eszenatokietan. Hona hemen silizio karburozko bost zeramika nagusiren ezaugarri nagusien analisi bat.
1. Presio bidez sinterizatu gabeko SiC zeramikak (S-SiC)
Abantaila nagusiak: Moldeatze-prozesu anitzetarako egokia, kostu baxua, forma eta tamaina mugatu gabea, ekoizpen masiboa lortzeko sinterizazio-metodorik errazena da. Boroa eta karbonoa oxigeno-kantitate txikiak dituen β-SiC-ri gehituz eta 2000 ℃ inguruan atmosfera geldo batean sinterizatuz, % 98ko dentsitate teorikoa duen gorputz sinterizatua lor daiteke. Bi prozesu daude: fase solidoa eta fase likidoa. Lehenengoak dentsitate eta purutasun handiagoa du, baita eroankortasun termiko handia eta tenperatura altuko erresistentzia ere.
Aplikazio tipikoak: higadura eta korrosioarekiko erresistenteak diren zigilatze-eraztun eta errodamendu irristagarrien ekoizpen masiboa; Gogortasun handia, grabitate espezifiko baxua eta errendimendu balistiko ona duelako, ibilgailu eta itsasontzietarako bala-kontrako blindaje gisa erabiltzen da, baita kutxa gotor zibilak eta dirua garraiatzeko ibilgailuak babesteko ere. Kolpe anitzeko erresistentzia SiC zeramika arruntena baino hobea da, eta babes-blindaje zilindriko arin baten haustura-puntua 65 tona baino gehiagokoa izan daiteke.
2. Erreakzio bidez sinteratutako SiC zeramikak (RB SiC)
Abantaila nagusiak: errendimendu mekaniko bikaina, erresistentzia handia, korrosioarekiko erresistentzia eta oxidazioarekiko erresistentzia; sinterizazio-tenperatura eta -kostu baxuak, tamaina garbiaren ia eratzeko gai. Prozesuak karbono-iturri bat SiC hautsarekin nahastea dakar lingote bat sortzeko. Tenperatura altuetan, silizio urtua lingotean sartzen da eta karbonoarekin erreakzionatzen du β-SiC sortzeko, eta hau jatorrizko α-SiC-arekin konbinatzen da eta poroak betetzen ditu. Sinterizazioan zehar tamaina-aldaketa txikia da, eta horrek egokia egiten du forma konplexuko produktuen ekoizpen industrialerako.
Aplikazio tipikoak: Tenperatura altuko labe-ekipoak, hodi erradiatzaileak, bero-trukagailuak, desulfurazio-toberak; Bere hedapen termiko-koefiziente baxua, elastikotasun-modulu altua eta ia sare-formazio ezaugarriak direla eta, espazio-islatzaileetarako material aproposa bihurtu da; Kuartzozko beira ordezka dezake hodi elektronikoetarako eta erdieroale-txipen fabrikazio-ekipoetarako euskarri gisa.
3. SiC zeramika sinterizatu beroan prentsatua (HP SiC)
Abantaila nagusia: Tenperatura eta presio altuetan sinterizazio sinkronoa, hautsa termoplastiko egoeran dago, eta horrek masa transferentzia prozesua errazten du. Ale fineko, dentsitate handiko eta propietate mekaniko oneko produktuak ekoiztu ditzake tenperatura baxuagoetan eta denbora laburragoan, eta dentsitate osoa eta sinterizazio egoera ia purua lor ditzake.
Aplikazio tipikoa: Hasiera batean Vietnamgo Gerran AEBetako helikopteroen tripulazioko kideentzako bala-kontrako txaleko gisa erabili ziren, baina blindajearen merkatua boro karburo bero prentsatuarekin ordezkatu zen; Gaur egun, balio erantsi handiko eszenatokietan erabiltzen da gehienbat, hala nola konposizio-kontrola, purutasuna eta dentsifikazioari dagokionez eskakizun oso handiak dituzten eremuetan, baita higaduraren aurkako eta industria nuklearreko eremuetan ere.
4. SiC zeramika birkristalizatuak (R-SiC)
Abantaila nagusia: Ez da beharrezkoa sinterizazio-laguntzailerik gehitzea, oso purutasun handiko eta SiC gailuak prestatzeko metodo arrunta da. Prozesuak SiC hauts lodiak eta finak proportzioan nahastea eta eratzea dakar, atmosfera geldo batean sinterizatuz 2200~2450 ℃-tan. Partikula finak lurrundu eta kondentsatu egiten dira partikula lodien arteko kontaktuan zeramikak sortzeko, diamantearen ondoren bigarren gogortasunarekin. SiC-k tenperatura altuko erresistentzia handia, korrosioarekiko erresistentzia, oxidazioarekiko erresistentzia eta kolpe termikoarekiko erresistentzia mantentzen ditu.
Aplikazio tipikoak: Tenperatura altuko labeko altzariak, bero-trukagailuak, errekuntza-toberak; Aire eta aire-espazio arloan, espazio-ontzien egitura-osagaiak fabrikatzeko erabiltzen da, hala nola motorrak, isats-hegatsak eta fuselajea, eta horrek ekipamenduen errendimendua eta zerbitzu-bizitza hobetu ditzake.
5. Silizioz infiltratutako SiC zeramikak (SiSiC)
Abantaila nagusiak: Industria-ekoizpenerako egokiena, sinterizazio-denbora laburra, tenperatura baxua, guztiz trinkoa eta deformatu gabea, SiC matrizeaz eta Si fase infiltratuz osatua, bi prozesutan banatuta: likido-infiltrazioa eta gas-infiltrazioa. Azken honek kostu handiagoa du, baina silizio askearen dentsitate eta uniformetasun hobea.
Aplikazio tipikoak: porositate baxua, hermetikotasun ona eta erresistentzia baxua elektrizitate estatikoa ezabatzeko lagungarriak dira, pieza handiak, konplexuak edo hutsak ekoizteko egokiak, erdieroaleen prozesatzeko ekipoetan oso erabiliak; Elastikotasun modulu handia, arina, erresistentzia handia eta hermetikotasun bikaina direla eta, aeroespazialaren arloan errendimendu handiko material hobetsia da, espazio-inguruneetan kargak jasan ditzakeena eta ekipoen zehaztasuna eta segurtasuna bermatzen dituena.
Argitaratze data: 2025eko irailaren 2a