Keramik silikon karbida (SiC)Telah menjadi material inti di bidang keramik struktural suhu tinggi karena koefisien ekspansi termalnya yang rendah, konduktivitas termal yang tinggi, kekerasan yang tinggi, dan stabilitas termal dan kimia yang sangat baik. Material ini banyak digunakan di bidang-bidang utama seperti kedirgantaraan, energi nuklir, militer, dan semikonduktor.
Namun, ikatan kovalen yang sangat kuat dan koefisien difusi yang rendah pada SiC membuat proses pemadatannya menjadi sulit. Untuk itu, industri telah mengembangkan berbagai teknologi sintering, dan keramik SiC yang dibuat dengan teknologi berbeda memiliki perbedaan signifikan dalam struktur mikro, sifat, dan skenario aplikasinya. Berikut adalah analisis karakteristik inti dari lima keramik silikon karbida utama.
1. Keramik SiC yang tidak disinter dengan tekanan (S-SiC)
Keunggulan utama: Cocok untuk berbagai proses pencetakan, biaya rendah, tidak terbatas oleh bentuk dan ukuran, merupakan metode sintering termudah untuk mencapai produksi massal. Dengan menambahkan boron dan karbon ke β-SiC yang mengandung sejumlah kecil oksigen dan mensinternya di bawah atmosfer inert pada suhu sekitar 2000 ℃, dapat diperoleh benda hasil sintering dengan kepadatan teoritis 98%. Terdapat dua proses: fase padat dan fase cair. Fase padat memiliki kepadatan dan kemurnian yang lebih tinggi, serta konduktivitas termal dan kekuatan suhu tinggi yang tinggi.
Aplikasi umum: Produksi massal cincin penyegel tahan aus dan tahan korosi serta bantalan geser; Karena kekerasannya yang tinggi, berat jenis yang rendah, dan kinerja balistik yang baik, material ini banyak digunakan sebagai pelindung anti peluru untuk kendaraan dan kapal, serta untuk melindungi brankas sipil dan kendaraan pengangkut uang. Ketahanan terhadap banyak tembakan lebih unggul daripada keramik SiC biasa, dan titik patah pelindung silinder ringan dapat mencapai lebih dari 65 ton.
2. Keramik SiC hasil sinterisasi reaksi (RB SiC)
Keunggulan utama: Kinerja mekanik yang sangat baik, kekuatan tinggi, ketahanan terhadap korosi, dan ketahanan terhadap oksidasi; Suhu dan biaya sintering rendah, mampu membentuk ukuran mendekati ukuran akhir. Proses ini melibatkan pencampuran sumber karbon dengan bubuk SiC untuk menghasilkan billet. Pada suhu tinggi, silikon cair meresap ke dalam billet dan bereaksi dengan karbon untuk membentuk β-SiC, yang bergabung dengan α-SiC asli dan mengisi pori-pori. Perubahan ukuran selama sintering kecil, sehingga cocok untuk produksi industri produk dengan bentuk kompleks.
Aplikasi umum: Peralatan tungku suhu tinggi, tabung radiasi, penukar panas, nosel desulfurisasi; Karena koefisien ekspansi termalnya yang rendah, modulus elastisitas yang tinggi, dan karakteristik pembentukan mendekati bentuk akhir, material ini telah menjadi material ideal untuk reflektor ruang angkasa; Material ini juga dapat menggantikan kaca kuarsa sebagai perlengkapan pendukung untuk tabung elektronik dan peralatan manufaktur chip semikonduktor.
3. Keramik SiC yang disinter dengan pengepresan panas (HP SiC)
Keunggulan utama: Sintering sinkron pada suhu dan tekanan tinggi, bubuk berada dalam keadaan termoplastik, yang kondusif untuk proses transfer massa. Hal ini dapat menghasilkan produk dengan butiran halus, kepadatan tinggi, dan sifat mekanik yang baik pada suhu lebih rendah dan dalam waktu lebih singkat, serta dapat mencapai kepadatan sempurna dan keadaan sintering yang hampir murni.
Aplikasi umum: Awalnya digunakan sebagai rompi anti peluru untuk awak helikopter AS selama Perang Vietnam, pasar pelindung digantikan oleh boron karbida yang diproses dengan tekanan panas; Saat ini, sebagian besar digunakan dalam skenario bernilai tambah tinggi, seperti bidang dengan persyaratan yang sangat tinggi untuk pengendalian komposisi, kemurnian, dan pemadatan, serta bidang industri tahan aus dan nuklir.
4. Keramik SiC yang direkristalisasi (R-SiC)
Keunggulan utama: Tidak perlu menambahkan bahan bantu sintering, ini adalah metode umum untuk menyiapkan perangkat SiC berukuran besar dan dengan kemurnian sangat tinggi. Prosesnya melibatkan pencampuran bubuk SiC kasar dan halus dalam proporsi tertentu dan membentuknya, kemudian mensinternya dalam atmosfer inert pada suhu 2200~2450 ℃. Partikel halus menguap dan mengembun pada kontak antara partikel kasar untuk membentuk keramik, dengan kekerasan hanya kalah dari intan. SiC mempertahankan kekuatan suhu tinggi, ketahanan korosi, ketahanan oksidasi, dan ketahanan terhadap guncangan termal yang tinggi.
Aplikasi umum: Perlengkapan tungku suhu tinggi, penukar panas, nosel pembakaran; Di bidang kedirgantaraan dan militer, digunakan untuk memproduksi komponen struktural pesawat ruang angkasa seperti mesin, sirip ekor, dan badan pesawat, yang dapat meningkatkan kinerja dan masa pakai peralatan.
5. Keramik SiC yang diresapi silikon (SiSiC)
Keunggulan utama: Paling cocok untuk produksi industri, dengan waktu sintering singkat, suhu rendah, sangat padat dan tidak berubah bentuk, terdiri dari matriks SiC dan fase Si yang diinfiltrasi, dibagi menjadi dua proses: infiltrasi cair dan infiltrasi gas. Yang terakhir memiliki biaya lebih tinggi tetapi kepadatan dan keseragaman silikon bebas yang lebih baik.
Aplikasi umum: porositas rendah, kedap udara yang baik, dan resistansi rendah bermanfaat untuk menghilangkan listrik statis, cocok untuk memproduksi komponen besar, kompleks, atau berongga, banyak digunakan dalam peralatan pengolahan semikonduktor; Karena modulus elastisitasnya yang tinggi, ringan, kekuatan tinggi, dan kedap udara yang sangat baik, material ini merupakan material berkinerja tinggi pilihan di bidang kedirgantaraan, yang dapat menahan beban di lingkungan luar angkasa dan memastikan akurasi serta keamanan peralatan.
Waktu posting: 02-Sep-2025