Кремний карбиді (SiC) керамикасытөмен жылу кеңею коэффициентіне, жоғары жылу өткізгіштігіне, жоғары қаттылығына және тамаша жылу және химиялық тұрақтылығына байланысты жоғары температуралы құрылымдық керамика саласындағы негізгі материалға айналды. Олар аэроғарыш, ядролық энергетика, әскери және жартылай өткізгіштер сияқты негізгі салаларда кеңінен қолданылады.
Дегенмен, SiC-тің өте күшті коваленттік байланыстары мен төмен диффузия коэффициенті оның тығыздалуын қиындатады. Осы мақсатта өнеркәсіп әртүрлі күйдіру технологияларын әзірледі, ал әртүрлі технологиялармен дайындалған SiC керамикасының микроқұрылымы, қасиеттері және қолдану сценарийлері бойынша айтарлықтай айырмашылықтары бар. Міне, бес негізгі кремний карбиді керамикасының негізгі сипаттамаларының талдауы.
1. Қысымсыз күйдірілген SiC керамикасы (S-SiC)
Негізгі артықшылықтары: Бірнеше қалыптау процестеріне жарамды, арзан, пішіні мен өлшемімен шектелмейді, бұл жаппай өндіріске қол жеткізудің ең оңай күйдіру әдісі. Ізді мөлшерде оттегі бар β – SiC-ге бор мен көміртекті қосып, оны шамамен 2000 ℃ температурада инертті атмосферада күйдіру арқылы теориялық тығыздығы 98% болатын күйдірілген дене алуға болады. Екі процесс бар: қатты фазалы және сұйық фазалы. Біріншісі жоғары тығыздық пен тазалыққа, сондай-ақ жоғары жылу өткізгіштікке және жоғары температуралық беріктікке ие.
Типтік қолданылуы: Тозуға және коррозияға төзімді тығыздағыш сақиналар мен сырғанау мойынтіректерін жаппай өндіру; Жоғары қаттылығы, төмен меншікті салмағы және жақсы баллистикалық өнімділігінің арқасында ол көліктер мен кемелерге арналған оқ өткізбейтін сауыт ретінде, сондай-ақ азаматтық сейфтер мен ақша тасымалдау көліктерін қорғау үшін кеңінен қолданылады. Оның көп соққыға төзімділігі қарапайым SiC керамикасынан жоғары, ал цилиндрлік жеңіл қорғаныс сауытының сыну нүктесі 65 тоннадан асады.
2. Реакциялық күйдірілген SiC керамикасы (RB SiC)
Негізгі артықшылықтары: Тамаша механикалық өнімділік, жоғары беріктік, коррозияға төзімділік және тотығуға төзімділік; Төмен күйдіру температурасы және құны, таза өлшемге жақын пішінді қалыптастыруға қабілетті. Процесс көміртегі көзін SiC ұнтағымен араластырып, дайындама алуды қамтиды. Жоғары температурада балқытылған кремний дайындамаға еніп, көміртекпен әрекеттесіп, β – SiC түзеді, ол бастапқы α – SiC-мен қосылып, тесіктерді толтырады. Күйдіру кезінде өлшемнің өзгеруі аз, бұл оны күрделі пішінді өнімдерді өнеркәсіптік өндіруге жарамды етеді.
Типтік қолданылуы: жоғары температуралы пеш жабдықтары, сәулелі түтіктер, жылу алмастырғыштар, күкіртсіздендіру саптамалары; төмен жылу кеңею коэффициентіне, жоғары серпімділік модуліне және торға жақын қалыптастыру сипаттамаларына байланысты ол кеңістіктік шағылыстырғыштар үшін тамаша материалға айналды; сонымен қатар электронды түтіктер мен жартылай өткізгіш чип өндірісі жабдықтарына арналған тірек арматурасы ретінде кварц шынысын алмастыра алады.
3. Ыстық престеу арқылы пісірілген SiC керамикасы (HP SiC)
Негізгі артықшылығы: жоғары температура мен жоғары қысым кезінде синхронды күйдіру, ұнтақ термопластикалық күйде болады, бұл масса алмасу процесіне қолайлы. Ол төмен температурада және қысқа мерзімде ұсақ түйіршікті, жоғары тығыздықты және жақсы механикалық қасиеттері бар өнімдерді шығара алады және толық тығыздыққа және таза күйге жақын күйге жете алады.
Типтік қолданылуы: Бастапқыда Вьетнам соғысы кезінде АҚШ тікұшақ экипажы мүшелеріне арналған оқ өткізбейтін желет ретінде пайдаланылған, бірақ сауыт нарығы ыстықтай сығымдалған бор карбидімен ауыстырылды; Қазіргі уақытта ол негізінен құрамын бақылау, тазалық және тығыздау үшін өте жоғары талаптары бар кен орындары, сондай-ақ тозуға төзімді және ядролық өнеркәсіб салалары сияқты жоғары қосылған құн сценарийлерінде қолданылады.
4. Қайта кристалданған SiC керамикасы (R-SiC)
Негізгі артықшылығы: күйдіру құралдарын қосудың қажеті жоқ, бұл өте жоғары тазалықтағы және үлкен SiC құрылғыларын дайындаудың кең таралған әдісі. Процесс ірі және ұсақ SiC ұнтақтарын пропорционалды түрде араластырып, оларды қалыптастыруды, оларды инертті атмосферада 2200 ~ 2450 ℃ температурада күйдіруді қамтиды. Ұсақ бөлшектер ірі бөлшектердің жанасуында буланып, конденсацияланып, керамика түзеді, ал қаттылығы жағынан тек алмастан кейінгі екінші орында. SiC жоғары температуралық беріктік, коррозияға төзімділік, тотығуға төзімділік және термиялық соққыға төзімділікті сақтайды.
Типтік қолданылуы: жоғары температуралы пеш жиһаздары, жылу алмастырғыштар, жану форсункалары; аэроғарыштық және әскери салаларда ол ғарыш кемесінің қозғалтқыштары, құйрық қанаттары және фюзеляж сияқты құрылымдық компоненттерін өндіру үшін қолданылады, бұл жабдықтың өнімділігі мен қызмет ету мерзімін жақсарта алады.
5. Кремниймен инфильтрацияланған SiC керамикасы (SiSiC)
Негізгі артықшылықтары: Өнеркәсіптік өндіріске ең қолайлы, қысқа күйдіру уақытымен, төмен температурамен, толық тығыз және деформацияланбаған, SiC матрицасынан және инфильтрацияланған Si фазасынан тұрады, екі процеске бөлінеді: сұйық инфильтрация және газ инфильтрациясы. Соңғысының құны жоғары, бірақ бос кремнийдің тығыздығы мен біркелкілігі жақсы.
Типтік қолданылуы: төмен кеуектілік, жақсы ауа өткізбейтіндік және төмен кедергі статикалық электр тогын жоюға ықпал етеді, үлкен, күрделі немесе қуыс бөлшектерді өндіруге жарамды, жартылай өткізгіштерді өңдеу жабдықтарында кеңінен қолданылады; Жоғары серпімділік модулі, жеңіл салмағы, жоғары беріктігі және тамаша ауа өткізбейтіндігі арқасында, ол аэроғарыш саласында ғарыштық ортадағы жүктемелерге төтеп бере алатын және жабдықтың дәлдігі мен қауіпсіздігін қамтамасыз ететін жоғары өнімді материал болып табылады.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 2 қыркүйек