Keramik silikon karbida (SiC)Telah menjadi material inti dalam bidang keramik struktural suhu tinggi karena koefisien muai termal yang rendah, konduktivitas termal yang tinggi, kekerasan yang tinggi, serta 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 SiC yang sangat kuat dan koefisien difusi SiC yang rendah menyulitkan proses densifikasinya. Untuk mencapai tujuan ini, industri telah mengembangkan berbagai teknologi sintering, dan keramik SiC yang dibuat dengan berbagai teknologi memiliki perbedaan yang signifikan dalam hal struktur mikro, sifat, dan skenario aplikasi. Berikut adalah analisis karakteristik inti dari lima keramik silikon karbida yang umum digunakan.
1. Keramik SiC tanpa sinter tekanan (S-SiC)
Keunggulan utama: Cocok untuk berbagai proses pencetakan, berbiaya rendah, tidak terbatas bentuk dan ukuran, serta merupakan metode sintering termudah untuk mencapai produksi massal. Dengan menambahkan boron dan karbon ke dalam β – SiC yang mengandung sedikit oksigen dan mensinternya dalam atmosfer inert pada suhu sekitar 2000 °C, diperoleh benda sinter dengan densitas teoritis 98%. Terdapat dua proses: fase padat dan fase cair. Fase padat memiliki densitas dan kemurnian yang lebih tinggi, serta konduktivitas termal dan ketahanan suhu tinggi.
Aplikasi umum: Produksi massal cincin penyegel dan bantalan geser tahan aus dan korosi; Karena kekerasannya yang tinggi, berat jenis yang rendah, dan kinerja balistik yang baik, produk ini banyak digunakan sebagai pelindung antipeluru untuk kendaraan dan kapal, serta untuk melindungi brankas sipil dan kendaraan pengangkut uang tunai. Ketahanan multi-hantaman lebih unggul daripada keramik SiC biasa, dan titik patah pelindung ringan berbentuk silinder dapat mencapai lebih dari 65 ton.
2. Keramik SiC sinter reaksi (RB SiC)
Keunggulan utama: Kinerja mekanis yang sangat baik, kekuatan tinggi, ketahanan korosi, dan ketahanan oksidasi; Suhu dan biaya sintering rendah, mampu membentuk mendekati ukuran bersih. Proses ini melibatkan pencampuran sumber karbon dengan bubuk SiC untuk menghasilkan billet. Pada suhu tinggi, silikon cair menyusup ke dalam billet dan bereaksi dengan karbon membentuk β-SiC, yang kemudian bergabung dengan α-SiC asli dan mengisi pori-pori. Perubahan ukuran selama sintering sangat kecil, sehingga cocok untuk produksi industri produk dengan bentuk kompleks.
Aplikasi umum: Peralatan kiln suhu tinggi, tabung radiasi, penukar panas, nozel desulfurisasi; Karena koefisien ekspansi termalnya rendah, modulus elastisitasnya tinggi, dan karakteristik pembentukan bersihnya dekat, ia telah menjadi bahan yang ideal untuk reflektor ruang angkasa; Ia juga dapat menggantikan kaca kuarsa sebagai perlengkapan pendukung untuk tabung elektronik dan peralatan manufaktur chip semikonduktor.
3. Keramik SiC sinter tekan panas (HP SiC)
Keunggulan utama: Sintering sinkron di bawah suhu dan tekanan tinggi, serbuk berada dalam keadaan termoplastik, yang mendukung proses perpindahan massa. Hal ini dapat menghasilkan produk dengan butiran halus, kepadatan tinggi, dan sifat mekanik yang baik pada suhu yang lebih rendah dan dalam waktu yang lebih singkat, serta dapat mencapai kepadatan sempurna dan keadaan sintering yang mendekati murni.
Aplikasi umum: Awalnya digunakan sebagai rompi antipeluru bagi awak helikopter AS selama Perang Vietnam, pasar baju besi digantikan oleh boron karbida yang ditekan 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 rekristalisasi (R-SiC)
Keunggulan utama: Tidak perlu menambahkan bahan pembantu sintering, metode ini umum digunakan untuk menyiapkan perangkat SiC dengan kemurnian ultra tinggi dan berukuran besar. Proses ini melibatkan pencampuran bubuk SiC kasar dan halus secara proporsional, kemudian dibentuk dan disinter dalam atmosfer inert pada suhu 2200~2450°C. Partikel halus menguap dan mengembun pada kontak antar partikel kasar untuk membentuk keramik, dengan kekerasan yang hanya kalah dari intan. SiC mempertahankan kekuatan suhu tinggi, ketahanan korosi, ketahanan oksidasi, dan ketahanan guncangan termal yang tinggi.
Aplikasi umum: Perabotan kiln suhu tinggi, penukar panas, nozel 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 peralatan dan masa pakai.
5. Keramik SiC yang diinfiltrasi silikon (SiSiC)
Keunggulan inti: Paling cocok untuk produksi industri, dengan waktu sintering singkat, suhu rendah, padat penuh, dan tidak mengalami deformasi, terdiri dari matriks SiC dan fase Si terinfiltrasi, terbagi menjadi dua proses: infiltrasi cair dan infiltrasi gas. Proses infiltrasi gas memiliki biaya lebih tinggi tetapi densitas dan keseragaman silikon bebasnya lebih baik.
Aplikasi tipikal: porositas rendah, kedap udara yang baik, dan resistansi rendah kondusif untuk menghilangkan listrik statis, cocok untuk memproduksi komponen besar, kompleks atau berongga, banyak digunakan dalam peralatan pemrosesan semikonduktor; Karena modulus elastisitasnya yang tinggi, ringan, kekuatan tinggi, dan kedap udara yang sangat baik, ini adalah material berkinerja tinggi yang disukai di bidang kedirgantaraan, yang dapat menahan beban di lingkungan luar angkasa dan memastikan keakuratan dan keamanan peralatan.
Waktu posting: 02-Sep-2025