Кремний карбиди (SiC) керамикасыжылуулук кеңейүү коэффициентинин төмөндүгүнөн, жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгүнөн, жогорку катуулугунан жана эң сонун жылуулук жана химиялык туруктуулугунан улам жогорку температуралуу структуралык керамика тармагындагы негизги материалга айланган. Алар аэрокосмостук, ядролук энергетика, аскердик жана жарым өткөргүчтөр сыяктуу негизги тармактарда кеңири колдонулат.
Бирок, SiCтин өтө күчтүү коваленттик байланыштары жана төмөн диффузия коэффициенти анын тыгыздашын кыйындатат. Ушул максатта өнөр жай ар кандай бышыруу технологияларын иштеп чыкты жана ар кандай технологиялар менен даярдалган SiC керамикасынын микроструктурасы, касиеттери жана колдонуу сценарийлери боюнча олуттуу айырмачылыктары бар. Бул жерде беш негизги кремний карбиддик керамиканын негизги мүнөздөмөлөрүнүн талдоосу келтирилген.
1. Басымсыз бышырмаланган SiC керамикасы (S-SiC)
Негизги артыкчылыктары: Бир нече калыптоо процесстерине ылайыктуу, арзан, формасы жана өлчөмү менен чектелбейт, массалык өндүрүшкө жетүүнүн эң оңой бышыруу ыкмасы. β – SiCге аз өлчөмдөгү кычкылтекти камтыган бор жана көмүртекти кошуп, аны 2000 ℃ тегерегинде инерттүү атмосферада бышыруу менен, теориялык тыгыздыгы 98% болгон бышырууланган денени алууга болот. Эки процесс бар: катуу фаза жана суюк фаза. Биринчиси жогорку тыгыздыкка жана тазалыкка, ошондой эле жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө жана жогорку температурага туруктуулукка ээ.
Типтүү колдонулушу: Эскирүүгө жана коррозияга туруктуу пломбалоочу шакекчелерди жана жылма подшипниктерди массалык түрдө өндүрүү; Жогорку катуулугу, төмөн салыштырма салмагы жана жакшы баллистикалык көрсөткүчтөрүнөн улам, ал унаалар жана кемелер үчүн ок өткөрбөс соот катары, ошондой эле жарандык сейфтерди жана акча ташуучу унааларды коргоо үчүн кеңири колдонулат. Анын көп соккуга туруктуулугу кадимки SiC керамикасынан жогору, ал эми цилиндр формасындагы жеңил коргоочу сооттун сынуу чекити 65 тоннадан ашышы мүмкүн.
2. Реакция менен бышырмаланган SiC керамикасы (RB SiC)
Негизги артыкчылыктары: Мыкты механикалык көрсөткүчтөр, жогорку бекемдик, коррозияга туруктуулук жана кычкылданууга туруктуулук; Төмөнкү бышыруу температурасы жана баасы, дээрлик таза өлчөмдө пайда кылууга жөндөмдүү. Бул процесс көмүртек булагын SiC порошогу менен аралаштырып, заголовок алууну камтыйт. Жогорку температурада эриген кремний заголовокко кирип, көмүртек менен реакцияга кирип, β – SiC пайда кылат, ал баштапкы α – SiC менен биригип, тешикчелерди толтурат. Бышыруу учурунда өлчөмдөрдүн өзгөрүшү анча чоң эмес, бул аны татаал формадагы буюмдарды өнөр жайлык өндүрүүгө ылайыктуу кылат.
Типтүү колдонмолор: Жогорку температурадагы меш жабдуулары, нурлануучу түтүктөр, жылуулук алмаштыргычтар, күкүртсүздөндүрүүчү форсункалар; Төмөнкү жылуулук кеңейүү коэффициентине, жогорку серпилгичтик модулуна жана дээрлик торчо түзүү мүнөздөмөлөрүнө байланыштуу, ал мейкиндик чагылдыргычтары үчүн идеалдуу материалга айланды; ошондой эле электрондук түтүктөр жана жарым өткөргүч чип өндүрүүчү жабдуулар үчүн тирөөч катары кварц айнегин алмаштыра алат.
3. Ысык пресстелген SiC керамикасы (HP SiC)
Негизги артыкчылыгы: Жогорку температура жана жогорку басым астында синхрондуу бышыруу, порошок термопластикалык абалда болот, бул масса алмашуу процессине өбөлгө түзөт. Ал төмөнкү температурада жана кыска убакытта майда данектери, жогорку тыгыздыктагы жана жакшы механикалык касиеттери бар продукцияларды чыгара алат жана толук тыгыздыкка жана дээрлик таза бышыруу абалына жете алат.
Типтүү колдонулушу: Башында Вьетнам согушу учурунда АКШнын тик учак экипажынын мүчөлөрү үчүн ок өткөрбөгөн жилет катары колдонулган, бирок соот рыногу ысык пресстелген бор карбиди менен алмаштырылган; Азыркы учурда, ал көбүнчө курамын көзөмөлдөө, тазалык жана тыгыздык үчүн өтө жогорку талаптары бар талаалар, ошондой эле эскирүүгө туруктуу жана ядролук өнөр жай тармактары сыяктуу жогорку кошумча наркты талап кылган сценарийлерде колдонулат.
4. Кайра кристаллдашкан SiC керамикасы (R-SiC)
Негизги артыкчылыгы: бышыруу каражаттарын кошуунун кажети жок, бул өтө жогорку тазалыктагы жана чоң SiC түзүлүштөрүн даярдоонун кеңири таралган ыкмасы. Бул процесс ири жана майда SiC порошокторун пропорциялуу түрдө аралаштырып, аларды калыпка келтирүүнү, 2200 ~ 2450 ℃ температурада инерттүү атмосферада бышыруудан турат. Майда бөлүкчөлөр ири бөлүкчөлөрдүн тийүүсүндө бууланып, конденсацияланып, керамиканы пайда кылат, ал эми катуулугу боюнча алмаздан кийинки экинчи орунда турат. SiC жогорку температуралык бекемдикти, коррозияга, кычкылданууга жана термикалык соккуга туруктуулукту сактайт.
Типтүү колдонмолор: Жогорку температурадагы меш эмеректери, жылуулук алмаштыргычтар, күйүүчү соплолор; Аэрокосмостук жана аскердик тармактарда ал космостук кемелердин кыймылдаткычтары, куйрук канаттары жана фюзеляж сыяктуу структуралык компоненттерин өндүрүү үчүн колдонулат, бул жабдуулардын иштешин жана кызмат мөөнөтүн жакшырта алат.
5. Кремнийге инфильтрацияланган SiC керамикасы (SiSiC)
Негизги артыкчылыктары: Өнөр жай өндүрүшү үчүн эң ылайыктуу, кыска бышыруу убактысы, төмөн температурасы, толук тыгыздыгы жана деформацияланбагандыгы менен, SiC матрицасынан жана инфильтрацияланган Si фазасынан турат, эки процесске бөлүнөт: суюктуктун инфильтрациясы жана газдын инфильтрациясы. Акыркысынын баасы жогору, бирок эркин кремнийдин тыгыздыгы жана бирдейлиги жакшы.
Типтүү колдонмолор: аз тешиктүүлүк, жакшы аба өткөрбөөчүлүк жана аз каршылык статикалык электрди жок кылууга өбөлгө түзөт, чоң, татаал же көңдөй бөлүктөрдү өндүрүүгө ылайыктуу, жарым өткөргүчтөрдү иштетүүчү жабдууларда кеңири колдонулат; Жогорку ийкемдүүлүк модулу, жеңил салмагы, жогорку бекемдиги жана эң сонун аба өткөрбөөчүлүгүнөн улам, ал аэрокосмос тармагында артыкчылыктуу жогорку өндүрүмдүү материал болуп саналат, ал космос чөйрөсүндөгү жүктөмдөргө туруштук бере алат жана жабдуулардын тактыгын жана коопсуздугун камсыз кылат.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 2-сентябры