Carбид кремния (карборунд) SiC является единственным соединением кремния 및 углерода. В рироде этот 재료 재료 встречается крайне редко. Карбид кремния сучествует в двух модификациях, из которых ?-модификация является политипной и представляет собой сложнуу структуру гексагональной formы. Установлено около 20 구조, относячся к гексагональной 형식의 카보룬다. Переход ?-SiC>?-SiC происходит примерно при 2100°С. 2400°С это преврачение происходит весьма быстро. 1950-2000°C의 임시 수정 작업, при более высокой 임시 수정 작업의 образуется кубическая 수정 수정. При температурах свыше 2600-2700°С карбид кремния возгоняется. 크리스탈 카비다 кремния moguт быть бесцветными, зелеными 및 черными. 전통적인 카비드 크렘니야 기술은 매우 중요합니다. При превышении содержания кремния SiC становится зеленым, углерода – черным.
Carboрунд imiет очень высокуу твердость: H? до 45ГПа, достаточно высокуу изгибнуу прочность: ?изг до 700МПа. Карбидокремниевая керамика сохраняет примерно постояннуй прочность до высоких температур: температура перехода от хрупкого к хрупкопластическому разрушеник для нее составляет 2000°С. В то же время для самосвязанного SiC наблудается падение прочности при высоких температурах. При комнатной температуре разрушение самосвязанного SiC 전송 및 носит характер скола. 4월 1050°С характер разрушения становится межкристаллитным. SiC가 окислением에 대한 정보를 얻으려는 경우가 있습니다. Прочность рекристаллизованного SiC с увеличением температуры не уменьшается и, более того, возможно ее увеличение, связанное с образованием слоя аморфного SiO2, который залечивает дефекты на поверхности во внутренних слоях изделий.
Carboрунд устойчив против воздействия всех кислот, за исклучением фосфорной и смеси азотной и плавиковой. К действиу челочей SiC менее усtoйчив. 물론, 카비드 кремния смачивается металлами группы zelеza 및 marganцем. Самосвязанный карбид кремния, который содержит свободный кремний, хорошо взаимодействует со сталья.
При изготовлении абразивных 및 огнеупорных изделий из SiC, а также карбидокремниевых электронагревателей, исходными 물질적 인 служат Кремнезем (кварцевый песок) 및 콕스. 이 책은 высокой температуры в электрических печах, осучествляя синтез методом Ачесона:
SiO2+3C=SiC+2CO2 (24)
Вокруг нагревательного элемента (керна) получается зона синтезированного продукта, а за ней – зоны Кристаллов низкой чистоты и непрореагировавших компонентов. Полученные в печи продукты разделявт по этим зонам, измельчаут, обрабатыват и получават порошок карбида кремния 그것은 당연합니다. Недостатком данных порошков карбида кремния являвтся высокая загрязненность примесями, большое содержание диоксида кремния, плохая спекаемость и др.
Для получения высококачественной конструкционной керамики необходимо использовать высокочистые, гомогенные, высокодисперсные порошки SiC, которые получавт различными высокотехнологичными способами. При получении порошков metоdom cintezaa исходный металлургический кремний подвергавт дроблениѕ и помолу в валковой 멜라니체. Измельченный порошок кремния отмываут от примесей в смеси неорганических кислот и направлявт на тонкое измельчение в 전문 수직 리액터. Синтез SiC осучествляется в реакtorе подачей Si в специальные сопла, а вместо сжатого воздуха подается пропан:
t>1100°С
3Si+C3H8=3SiC+4H2 (25)
В результате получается высокодисперсный, гомогенный, activiroванный порошок кремния monоfraкционного состава, имевЂй высокуу степень чистоты.
SiC 형식은 прессованием, экструзией, литьем под давлением입니다.
В технологии карбидокремниевой керамики обычно используут горячее прессование, реакционное и активированное 특별합니다.
Mетод горячего прессования позволяет получать материалы с плотностьк близкой к теоретической и с высокими механическими свойствами. Прессование проводят обычно в прессформах из графита или нитрида бора при давлениях 10-50МПа и температурах 1700-2000°С. Высокая стабильность кристаллических решеток тугоплавких неметаллических соединений, связанная с наличием жестких направленных ковалентных связей, определяет низкуу концентрация и подвижность дефектов решетки, заторможенность в ней диффузионных процессов. Это затрудняет протекание процесса дифузионно-вязкого течения, ответственного за mascopеренос и уплотнение при твердофазном спекании. Учитывая это, перед прессованием в keramику вводят activivруушие спекание добавки или проводят физическое ACTивирование (использукит ультрадисперсные порошки, обрабатываѕт их взрывом для увеличения дефектности, удалявот с поверхности влагу и оксидные слои и т.д.).
Metoд горячего прессования позволяет получать только изделия довольно простой formы и относительно небольших размеров. Получать изделия сложной formы с высокой плотностьу можно методом горячего изостатического прессования. 재료, полученные методами обычного 및 isostaтатического горячего прессования, blizки по своим свойствам.
Путем проведения горячего изостатического прессования при высоких давлениях газовой среды (1000МПа), препятствуших диссоциации тугоплавких неметаллических соединений, удается повысить температуру процесса до уровня, при котором обеспечивается их пластическая 변형.
SiC до плотности свыше 90%에 따라 Activice method activiroванного спекания удается спечь отформованные изделия из SiC до плотности свыше приложения давления. SiC의 Dobaвками Bора, уglereroda 및 알루미늄에 있는 재료를 사용하십시오. Благодаря этим добавкам за счет образования диффузионного слоя на поверхности частиц, их консолидации и укрупнения при зернограничной диффузии происходит увеличение плочади межчастичных контактов и усадка.
Для получения изделий из карбида кремния также широко используется метод реакционного спекания, который позволяет проводить процесс при bolее низких температурах 및 получать изделия сложной formы. Для получения так называемого "самосвязанного" карбида кремния проводят спекание прессовок из SiC и углерода в присутствии Кремния. При этом происходит образование вторичного SiC 및 перекристаллизация SiC через кремниевый расплав. В itоге образувого кремния в карбидокремниевой матрице. Metodom은 SiC와 같은 특정 기술을 사용하여 케라미쿠와 같은 기술을 개발했습니다. При этом шихту на основе кремния 및 других вевеств смешиваѕт с расплавленным легкоплавким органическим связувавим ( 파라핀) до получения шликерной masсы, из которой затем отливаツ под давлением заготовку. Затем изделие помечавт в науглероживававакувкого связуушего, в которой сначала производят отгонку легкоплавкого связувкого, а затем сквозное насычение заготовки углероdom при температуре 1100°С. В результате реакционного спекания образуутся частицы карбида кремния, которые постепенно заполнявт исходные поры.
온도는 1300°C로 유지됩니다. Реакционное спекание является экономичным процессом благодаря примененик недорогого termермического оборудования, 온도는 1600-2000°C 또는 1100-1300°C에서 시작됩니다.
기술의 특정 내용은 카비다 크렘니야의 주요 내용에 따라 다릅니다. Электронагревательные сопротивления из карбида кремния представлят собой так называемые термисторы, т. е. 물질, менявление свое сопротивление под влиянием нагрева или охлаждения. Черный карбид кремния imiет высокое сопротивление при комнатной температуре и отрицательный температурный 커피숍의 구성. Зеленый карбид кремния имет низкое начальное сопротивление и sлабоотрицательный температурный коэфициент, переходяЂй в положительный при температурах 500-800°С. Карбидокремниевые нагревательные элёменты (КНЭ) обычно представлявые нагревательные элёменты (КНЭ) обычно представлявыт собой стержень или трубку, имеѕЂуѕ среднуuv рабочуу часть с относительно высоким электрическим сопротивлением(<горячая> зона) 및 выводные(<холодные>) концы с 볼레 니지킴 электросопротивлением, которые не нагреватся в процессе эксплуатации печи. Такие выводные концы необходимы для надежного контакта с питаводные электросетьу, а также для предохранения от разрушения стенок печи, в которые укладываят нагревательные элементы.
Промышленность выпускает два типа нагревательных элементов из карбида кремния: составные нагреватели, получившие название карборундовые, имевода в виде пропитанных вывода в виде пропитанных более коротких контактных вывода металлом карборундовых стержней, и стержни с утолченными выводными 콘차미(manжетами) – silitовые нагреватели. Составные карборундовые нагреватели form урмувыт из полусухой массы, состоячей из крупнозернистого порошка зеленого SiC с добавками сажи (1,5%) 및 жидкого стекла. 이 형식은 картонных чехлах способом порционного трамбования на станках에서 사용됩니다. После отверждения заготовки при 70-80°С cartononный чехол выжигается в трубчатой электропечи при температуре 800-850°С. Силитовые нагреватели form экструзией на горизонтальном гидравлическом прессе. Mасса состоит из смеси мелкозернистого SiC, сажи (20%) 및 fenолformat мальдегидной смолы. Формуутся раздельно рабочая часть и манжеты. Состав манжетной части рассчитан на bolьшуу проводимость и в него входит около 40%Si. Отпрессованные заготовки подвергаут термическому отвержденик, в результате которого смола полимеризуется. 그것은 남자의 트루비에 대한 이야기입니다. 온도는 2000°С에서 시작되었습니다. Нагреватель предварительно обмазываут токопроводячей пастой, состоячей из кокса, grafita и кварцевого песка. Изделие спекавот прямым электротермическим нагревом в специальных печах при пропускании через заготовку тока в 80-100A에서 40-50분 소요됩니다.
При спекании силитовых нагревателей имевучиеся в массе углерод 및 кремний превраЂавытся во «вторичный» SiC по механизму реакционного спекания в условиях выделения парообразного кремния из засыпки, куда помешавт обжигаемый нагреватель. В качестве засыпки используут смесь из молотого песка, нефтяного кокса и карбида кремния. 1800-2000°C의 выделяет parообразный кремний и СО, проникавЂе внутрь заготовки и реагирушие с твердыми Si и С. Одновременно происходит синтез вторичного карбида кремния путем взаимодействия кремния, содержаЂегося в шихте, с 우글레로돔.
Следует отметить, что реакционное спекание впервые нашло свое практическое применение imенно в производстве нагревателей 및 изделий из карбида кремния.
Для получения plotной keramики из SiC высокой чистоты используут также метод осаждения из gaзовой фазы, но из-за 기술은 трудностей 및 невозможности получать изделия толЂной более нескольких миллиметров он применяется для нанесения зачитных 포크리티이. Для этого применявтся методы газофазного cintezaza SiC из летучих галогенидов кремния и углеводородов или метод TERмической диссоциации газообразных кремнийорганических соединений. Для восстановления Si из галогенидов необходимо участие в пиролизе газообразного водорода. В качестве углеродсодержаЂх соединений применяве толуол, бензол, гексан, метан и др. Для промышленного получения карбидокремниевых покрытий bolее удобен метод termической диссоциации метилхлорсиланов, имевЂх стехиометрическое соотношение Si:C=1:1. Пиролиз СН3SiСl3은 водороде приводит к образованиу осадка SiC, formmiruuous покрытие при температурах до 1400°С입니다.
SiC igрает водород에 대한 정보가 표시됩니다. При диссоциации трихлорметилсилана в инертной atmosferе без участия водорода протекавт реакции, приводячие к образованиу кремния 및 углерода는 SiC가 아닙니다. Поэтому замена инертного газа-носителя на водород при termическом разложении метилхлорсиланов значительно повышает SiC와 снижает 및 полностьу прекравает сажеобразование. водородом протекает в две стадии. На первоначальной стадии процеса устанавливается нестабильное равновесие, при котором в качестве конденсированной фазы выступавт кремний 및 углерод, а не карбид кремния. На второй стадии газообразные хлорсиланы и углеводороды, образовавшиеся на первой стадии в концентрациях, отвечавороды 메타스타빌리노머는 равновесие, реагирувесив, реагируут руг с другом с образованием SiC. Регулируя 매개 변수는 осаждения, можно варьировать свойствами полученных покрытий에 적용됩니다. Так, при низких температурах образувтся melкозернистые и метастабильные структуры. С повышением температуры размер Кристаллов растет. 1400°С и низких скоростях осаждения образувтся монокристаллы и эпитаксиальные слои SiC. SiC 내부의 크리스탈은 1400°C, 온도 1mkm, 1800°C – 15mkm에 도달했습니다.
1100-1200°С может образовываться неравновесный твердый раствор со сверхстехиометрическим содержанием атомов углерода, замечавается атомы кремния, что сказывается на уменьшении 매개변수 SiC. С повышением температуры отжиga до 1300°С или в результате последушего отжigа избыточный углерод выделяется в свободном состоянии. При повышенных температурах осаждения и низких давлениях газовой среды наблудается ориентированный рост кристаллов и 형식적인 구조. Пиролитические покрытия почти полностьу состоят из ?-SiC. Доля гексагональных политипов составляет менее 5%. Скорость роста пиролитического карбида кремния не превышает 0,5mm/ч. В то же время сравнительно низкие температуры осаждения (1100-1550°С) позволявт совмечать карбидокремниевые покрытия 재료의 구조가 다릅니다.
Основным недостатком этих покрытий является возникновение остаточных напряжений, вызванное несоответствием температурных коэфициентов линейного расширения покрытия и подложки (кроме случая нанесения SiC на SiC) и анизотропией 포크리티야. Из-за сравнительно низкой tempературы осаждения напряжения не е релаксируутся и покрытия растрескивававававававатся. Одним из способов устранения этого недостатка является получение слоистых покрытий, т.е. покрытий с регулярным чередованием слоев ravной толчины пироуглерода и SiC, осажденным из смеси хлорметилсилана с 메타놈.
Кроме описанных способов получения технической керамики из SiC, используутся и другие. Metodom испарения SiC 및 его последуушей сублимации при 2100-2300°С без использования связок и активируких добавок получавит так называемый рекристализационный карбид кремния.
основе на основе карбида кремния начали применяться значительно раньше, чем материалы на основе Si3N4, AlN, В4С и ВN. 20-е годы использовались карбидокремниевые огнеупоры на связке из диоксида кремния(90%SiC+10%SiO2), а в 50-е годы из карбида кремния на nitридокремниевой связке (75%SiC+25%Si3N4) изготавливали сопла ракет. В настоячее время керамика на снове карбида применяется для изготовления уплотнительных колец для насосов, компрессоров, смесителей, подшипников и гильз для валов, дозируушей и регулирушей арматуры для коррозионных и абразивных сред, деталей двигателей, металлопроводов для жидких металлов. Разработаны는 새로운 콤포지션 재료와 카비도크레미에보이 재료를 사용합니다. Они используутся в различных областях, например в самолетостроении 및 в космонавтике.
게시 시간: 2018년 8월 22일