Szilícium-karbid (SiC) kerámiákAlacsony hőtágulási együtthatójuk, magas hővezető képességük, nagy keménységük, valamint kiváló hő- és kémiai stabilitásuk miatt a magas hőmérsékletű szerkezeti kerámiák alapanyagává váltak. Széles körben használják olyan kulcsfontosságú területeken, mint a repülőgépipar, a nukleáris energia, a katonai ipar és a félvezetők.
A SiC rendkívül erős kovalens kötései és alacsony diffúziós együtthatója azonban megnehezíti a tömörítését. Ennek érdekében az ipar különféle szinterelési technológiákat fejlesztett ki, és a különböző technológiákkal előállított SiC kerámiák jelentős különbségeket mutatnak a mikroszerkezet, a tulajdonságok és az alkalmazási forgatókönyvek tekintetében. Az alábbiakban öt főbb szilícium-karbid kerámia főbb jellemzőinek elemzését végezzük.
1. Nem nyomás alatt szinterezett SiC kerámiák (S-SiC)
Főbb előnyök: Többféle öntési eljáráshoz alkalmas, alacsony költségű, nem korlátozza az alak és a méret, ez a legegyszerűbb szinterelési módszer a tömeggyártás eléréséhez. Bór és szén hozzáadásával a nyomokban oxigént tartalmazó β-SiC-hez, majd inert atmoszférában, körülbelül 2000 ℃-on szinterezve, egy 98%-os elméleti sűrűségű szinterezett testet lehet előállítani. Két eljárás létezik: szilárd fázisú és folyékony fázisú. Az előbbi nagyobb sűrűséggel és tisztasággal, valamint magas hővezető képességgel és magas hőmérsékleti szilárdsággal rendelkezik.
Tipikus alkalmazások: Kopásálló és korrózióálló tömítőgyűrűk és siklócsapágyak tömeggyártása; Nagy keménységének, alacsony fajsúlyának és jó ballisztikai teljesítményének köszönhetően széles körben használják golyóálló páncélként járművekben és hajókban, valamint civil széfek és pénzszállító járművek védelmére. Többszörös ütésállósága jobb, mint a hagyományos SiC kerámiáké, a hengeres könnyű védőpáncél töréspontja pedig elérheti a 65 tonnát.
2. Reakciós szinterezett SiC kerámiák (RB SiC)
Főbb előnyök: Kiváló mechanikai teljesítmény, nagy szilárdság, korrózióállóság és oxidációs ellenállás; Alacsony szinterelési hőmérséklet és költség, közel nettó méretű formázási lehetőség. Az eljárás során egy szénforrást SiC-porral kevernek össze, hogy egy bugát hozzanak létre. Magas hőmérsékleten az olvadt szilícium beszivárog a bugába, és reakcióba lép a szénnel, β-SiC-t képezve, amely egyesül az eredeti α-SiC-val és kitölti a pórusokat. A szinterelés során bekövetkező méretváltozás kicsi, így alkalmas összetett alakú termékek ipari gyártására.
Tipikus alkalmazások: Magas hőmérsékletű kemenceberendezések, sugárzó csövek, hőcserélők, kéntelenítő fúvókák; Alacsony hőtágulási együtthatója, magas rugalmassági modulusa és közel hálóformálódási tulajdonságai miatt ideális anyaggá vált a térreflektorokhoz; Elektronikus csövek és félvezető chipgyártó berendezések tartóelemeként is helyettesítheti a kvarcüveget.
3. Melegen préselt szinterezett SiC kerámiák (HP SiC)
Fő előny: Magas hőmérsékleten és nagy nyomáson történő szinkron szinterezés esetén a por hőre lágyuló állapotban van, ami elősegíti a tömegátadási folyamatot. Alacsonyabb hőmérsékleten és rövidebb idő alatt finom szemcséjű, nagy sűrűségű és jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkező termékeket lehet előállítani, teljes sűrűséget és közel tiszta szinterezési állapotot érve el.
Tipikus alkalmazás: Eredetileg golyóálló mellényként használták az amerikai helikopter-személyzet tagjai számára a vietnami háború alatt, a páncélpiacot felváltotta a melegen préselt bór-karbid; Jelenleg főként nagy hozzáadott értékű forgatókönyvekben használják, például olyan területeken, ahol rendkívül magasak az összetétel-szabályozás, a tisztaság és a tömörítés követelményei, valamint a kopásálló és a nukleáris ipar területén.
4. Átkristályosított SiC kerámiák (R-SiC)
Fő előny: Nincs szükség szinterelési segédanyagok hozzáadására, ez egy elterjedt módszer az ultra-nagy tisztaságú és nagyméretű SiC eszközök előállítására. Az eljárás magában foglalja a durva és finom SiC porok arányos összekeverését és formázását, majd inert atmoszférában 2200–2450 ℃-on szinterelik őket. A finom részecskék elpárolognak és kondenzálódnak a durva részecskék érintkezésekor, kerámiát képezve, amelynek keménysége a gyémánt után a második legnagyobb. A SiC megőrzi magas hőmérsékleti szilárdságát, korrózióállóságát, oxidációs ellenállását és hősokk-állóságát.
Tipikus alkalmazások: Magas hőmérsékletű kemencebútorok, hőcserélők, égésfúvókák; A repülőgépiparban és a katonai területen űrhajók szerkezeti alkatrészeinek, például motorok, farokszárnyak és törzsek gyártására használják, amelyek javíthatják a berendezések teljesítményét és élettartamát.
5. Szilíciummal átitatott SiC kerámiák (SiSiC)
Fő előnyök: Ipari termelésre leginkább alkalmas, rövid szinterelési idővel, alacsony hőmérséklettel, teljesen tömör és nem deformált, SiC mátrixból és infiltrált Si fázisból áll, két folyamatra oszlik: folyadékinfiltrációra és gázinfiltrációra. Az utóbbi költségesebb, de jobb sűrűségű és egyenletesebb szabad szilíciumtartalommal rendelkezik.
Tipikus alkalmazások: alacsony porozitás, jó légmentesség és alacsony ellenállás, amelyek elősegítik a statikus elektromosság kiküszöbölését, alkalmasak nagy, összetett vagy üreges alkatrészek gyártására, széles körben használják félvezető-feldolgozó berendezésekben; Nagy rugalmassági modulusának, könnyű súlyának, nagy szilárdságának és kiváló légmentességének köszönhetően ez az előnyben részesített nagy teljesítményű anyag a repülőgépiparban, amely ellenáll a terhelésnek az űrkörnyezetben, és biztosítja a berendezések pontosságát és biztonságát.
Közzététel ideje: 2025. szeptember 2.