Silicijum-karbidna (SiC) keramikaPostali su ključni materijal u području visokotemperaturne strukturne keramike zbog niskog koeficijenta toplinskog širenja, visoke toplinske vodljivosti, visoke tvrdoće i izvrsne toplinske i kemijske stabilnosti. Široko se koriste u ključnim područjima kao što su zrakoplovstvo, nuklearna energija, vojska i poluvodiči.
Međutim, izuzetno jake kovalentne veze i nizak koeficijent difuzije SiC-a otežavaju njegovo zgušnjavanje. U tu svrhu industrija je razvila različite tehnologije sinteriranja, a SiC keramika pripremljena različitim tehnologijama ima značajne razlike u mikrostrukturi, svojstvima i scenarijima primjene. Ovdje je analiza ključnih karakteristika pet glavnih vrsta silicij-karbidne keramike.
1. SiC keramika sinterirana pod pritiskom (S-SiC)
Glavne prednosti: Pogodno za više procesa oblikovanja, niska cijena, nije ograničeno oblikom i veličinom, najlakša je metoda sinteriranja za postizanje masovne proizvodnje. Dodavanjem bora i ugljika u β-SiC koji sadrži tragove kisika i sinteriranjem u inertnoj atmosferi na oko 2000 ℃, može se dobiti sinterirano tijelo s teoretskom gustoćom od 98%. Postoje dva procesa: čvrsta faza i tekuća faza. Prva ima veću gustoću i čistoću, kao i visoku toplinsku vodljivost i čvrstoću na visokim temperaturama.
Tipične primjene: Masovna proizvodnja brtvenih 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 prijevoz novca. Njegova otpornost na višestruke udarce superiornija je od obične SiC keramike, a točka loma cilindričnog laganog zaštitnog oklopa može doseći preko 65 tona.
2. Reakcijski sinterirana SiC keramika (RB SiC)
Glavne prednosti: Izvrsne mehaničke performanse, visoka čvrstoća, otpornost na koroziju i otpornost na oksidaciju; Niska temperatura i trošak sinteriranja, mogućnost oblikovanja gotovo normalne veličine. Postupak uključuje miješanje izvora ugljika s SiC prahom za proizvodnju gredice. Na visokim temperaturama, rastaljeni silicij infiltrira gredicu i reagira s ugljikom stvarajući β-SiC, koji se kombinira s izvornim α-SiC i ispunjava pore. Promjena veličine tijekom sinteriranja je mala, što ga čini prikladnim za industrijsku proizvodnju složenih 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 potporni element za elektroničke cijevi i opremu za proizvodnju poluvodičkih čipova.
3. Vruće prešana sinterirana SiC keramika (HP SiC)
Glavna prednost: Sinkronim sinteriranjem pod visokom temperaturom i visokim tlakom, prah je u termoplastičnom stanju, što pogoduje procesu prijenosa mase. Može proizvesti proizvode s finim zrnima, visokom gustoćom i dobrim mehaničkim svojstvima na nižim temperaturama i u kraćem vremenu, te postići potpunu gustoću i gotovo čisto sinterirano stanje.
Tipična primjena: Izvorno korišten kao pancirni prsluci za članove posade američkih helikoptera tijekom 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)
Glavna prednost: Nema potrebe za dodavanjem pomoćnih sredstava za sinteriranje, to je uobičajena metoda za pripremu ultra-visoke čistoće i velikih SiC uređaja. Postupak uključuje miješanje grubih i finih SiC prahova u omjeru i njihovo oblikovanje, sinteriranje u inertnoj atmosferi na 2200~2450 ℃. Fine čestice isparavaju i kondenziraju na kontaktu između grubih čestica kako bi se formirala keramika, 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 toplinske udare.
Tipične primjene: Namještaj za visokotemperaturne peći, izmjenjivači topline, mlaznice za izgaranje; U zrakoplovnoj i vojnoj industriji koristi se za proizvodnju strukturnih komponenti svemirskih letjelica poput motora, repnih peraja i trupa, što može poboljšati performanse opreme i vijek trajanja.
5. SiC keramika infiltrirana silicijem (SiSiC)
Glavne prednosti: Najprikladnije za industrijsku proizvodnju, s kratkim vremenom sinteriranja, niskom temperaturom, potpuno gusto i nedeformirano, sastavljeno od SiC matrice i infiltrirane Si faze, podijeljeno u dva procesa: infiltracija tekućine i infiltracija plina. Potonji ima višu cijenu, ali bolju gustoću i ujednačenost slobodnog silicija.
Tipične primjene: niska poroznost, dobra nepropusnost zraka i nizak otpor pogoduju uklanjanju statičkog elektriciteta, pogodno za proizvodnju velikih, složenih ili šupljih dijelova, široko se koristi u opremi za obradu poluvodiča; Zbog visokog modula elastičnosti, male težine, visoke čvrstoće i izvrsne nepropusnosti zraka, preferirani je visokoučinkoviti materijal u zrakoplovnom području, koji može izdržati opterećenja u svemirskim okruženjima i osigurati točnost i sigurnost opreme.
Vrijeme objave: 02.09.2025.