Silicio karbido (SiC) keramikaDėl mažo šiluminio plėtimosi koeficiento, didelio šilumos laidumo, didelio kietumo ir puikaus terminio bei cheminio stabilumo tapo pagrindine medžiaga aukštos temperatūros struktūrinės keramikos srityje. Jie plačiai naudojami tokiose pagrindinėse srityse kaip aviacija, branduolinė energetika, kariuomenė ir puslaidininkiai.
Tačiau itin stiprios kovalentinės jungtys ir mažas SiC difuzijos koeficientas apsunkina jo tankinimą. Šiuo tikslu pramonė sukūrė įvairias sukepinimo technologijas, o skirtingomis technologijomis paruošta SiC keramika labai skiriasi mikrostruktūra, savybėmis ir pritaikymo scenarijais. Čia pateikiama penkių pagrindinių silicio karbido keramikos rūšių pagrindinių savybių analizė.
1. Neslėginiu būdu sukepinta SiC keramika (S-SiC)
Pagrindiniai privalumai: tinka įvairiems liejimo procesams, maža kaina, neribojama formos ir dydžio, tai lengviausias sukepinimo būdas masinei gamybai pasiekti. Pridėjus boro ir anglies prie β-SiC, kuriame yra nedidelis kiekis deguonies, ir sukepinant jį inertinėje atmosferoje maždaug 2000 ℃ temperatūroje, galima gauti sukepinto kūno, kurio teorinis tankis yra 98 %. Yra du procesai: kietoji fazė ir skystoji fazė. Pirmasis pasižymi didesniu tankiu ir grynumu, taip pat dideliu šilumos laidumu ir atsparumu aukštai temperatūrai.
Tipinės taikymo sritys: Masinė atsparių dilimui ir korozijai sandarinimo žiedų ir slydimo guolių gamyba; Dėl didelio kietumo, mažo savitojo svorio ir gerų balistinių savybių jis plačiai naudojamas kaip neperšaunami šarvai transporto priemonėms ir laivams, taip pat civiliniams seifams ir pinigų gabenimo transporto priemonėms apsaugoti. Jo atsparumas daugkartiniams smūgiams yra geresnis nei įprastos SiC keramikos, o cilindrinių lengvųjų apsauginių šarvų lūžio taškas gali siekti daugiau nei 65 tonas.
2. Reakciniu būdu sukepinta SiC keramika (RB SiC)
Pagrindiniai privalumai: puikios mechaninės savybės, didelis stiprumas, atsparumas korozijai ir oksidacijai; žema sukepinimo temperatūra ir kaina, galimybė suformuoti beveik grynąjį dydį. Proceso metu anglies šaltinis sumaišomas su SiC milteliais, kad būtų pagamintas ruošinys. Aukštoje temperatūroje išlydytas silicis įsiskverbia į ruošinį ir reaguoja su anglimi, sudarydamas β-SiC, kuris susijungia su pradiniu α-SiC ir užpildo poras. Dydžio pokytis sukepinimo metu yra mažas, todėl jis tinka sudėtingos formos gaminių pramoninei gamybai.
Tipinės taikymo sritys: aukštos temperatūros krosnių įranga, spinduliavimo vamzdeliai, šilumokaičiai, desulfuravimo antgaliai; dėl mažo šiluminio plėtimosi koeficiento, didelio elastingumo modulio ir beveik grynojo formavimo savybių ji tapo idealia medžiaga erdvės reflektoriams; ji taip pat gali pakeisti kvarcinį stiklą kaip elektroninių vamzdelių ir puslaidininkių lustų gamybos įrangos atraminę detalę.
3. Karštai presuota sukepinta SiC keramika (HP SiC)
Pagrindinis privalumas: sinchroninis sukepinimas aukštoje temperatūroje ir aukštame slėgyje leidžia gauti termoplastinę miltelius, kurie yra palankūs masės perdavimo procesui. Žemesnėje temperatūroje ir per trumpesnį laiką galima pagaminti smulkiagrūdžius, didelio tankio ir gerų mechaninių savybių produktus, pasiekti visišką tankį ir beveik gryną sukepinimo būseną.
Tipinis pritaikymas: Iš pradžių Vietnamo karo metu JAV sraigtasparnių įgulos nariams naudotos kaip neperšaunamos liemenės, šarvų rinką pakeitė karšto presavimo boro karbidas; šiuo metu jis dažniausiai naudojamas didelės pridėtinės vertės scenarijuose, pavyzdžiui, srityse, kuriose keliami itin aukšti sudėties kontrolės, grynumo ir tankio reikalavimai, taip pat atsparios dilimui ir branduolinės pramonės srityse.
4. Rekristalizuota SiC keramika (R-SiC)
Pagrindinis privalumas: nereikia pridėti sukepinimo priemonių, tai įprastas itin didelio grynumo ir didelių SiC įtaisų gamybos metodas. Procesas apima stambių ir smulkių SiC miltelių sumaišymą proporcingai ir jų formavimą, sukepinimą inertinėje atmosferoje 2200–2450 ℃ temperatūroje. Smulkios dalelės išgaruoja ir kondensuojasi, kai stambios dalelės liečiasi tarpusavyje, sudarydamos keramiką, kurios kietumas nusileidžia tik deimantui. SiC išlaiko aukštą atsparumą aukštai temperatūrai, atsparumą korozijai, oksidacijai ir šiluminiam smūgiui.
Tipinės taikymo sritys: aukštos temperatūros krosnies baldai, šilumokaičiai, degimo purkštukai; aviacijos ir karinėje srityje jis naudojamas erdvėlaivių konstrukciniams komponentams, tokiems kaip varikliai, uodegos pelekai ir fiuzeliažas, gaminti, kurie gali pagerinti įrangos našumą ir tarnavimo laiką.
5. Siliciu infiltruota SiC keramika (SiSiC)
Pagrindiniai privalumai: Labiausiai tinka pramoninei gamybai, trumpas sukepinimo laikas, žema temperatūra, visiškai tankus ir nedeformuotas, sudarytas iš SiC matricos ir infiltruotos Si fazės, skirstomas į du procesus: skysčio infiltraciją ir dujų infiltraciją. Pastarasis yra brangesnis, bet geresnis laisvo silicio tankis ir vienodumas.
Tipinės taikymo sritys: mažas poringumas, geras sandarumas ir mažas atsparumas padeda pašalinti statinę elektrą, tinka didelėms, sudėtingoms arba tuščiavidurėms dalims gaminti, plačiai naudojama puslaidininkių apdorojimo įrangoje; Dėl didelio elastingumo modulio, lengvo svorio, didelio stiprumo ir puikaus sandarumo tai yra pageidaujama aukštos kokybės medžiaga aviacijos ir kosmoso srityje, kuri gali atlaikyti apkrovas kosmoso aplinkoje ir užtikrinti įrangos tikslumą bei saugą.
Įrašo laikas: 2025-09-02