Silīcija karbīda (SiC) keramikaPateicoties zemajam siltumizolācijas koeficientam, augstajai siltumvadītspējai, augstajai cietībai un lieliskajai termiskajai un ķīmiskajai stabilitātei, tie ir kļuvuši par galveno materiālu augstas temperatūras strukturālās keramikas jomā. Tos plaši izmanto tādās galvenajās jomās kā kosmosa, kodolenerģijas, militārā joma un pusvadītāju ražošana.
Tomēr ārkārtīgi spēcīgās kovalentās saites un zemais SiC difūzijas koeficients apgrūtina tā blīvēšanu. Šim nolūkam nozare ir izstrādājusi dažādas sintēšanas tehnoloģijas, un ar dažādām tehnoloģijām sagatavotajai SiC keramikai ir būtiskas atšķirības mikrostruktūrā, īpašībās un pielietojuma scenārijos. Šeit ir piecu galveno silīcija karbīda keramikas veidu galveno raksturlielumu analīze.
1. Nespiediena saķepinātā SiC keramika (S-SiC)
Galvenās priekšrocības: Piemērots dažādiem formēšanas procesiem, zemas izmaksas, neierobežo forma un izmērs, tā ir vienkāršākā saķepināšanas metode masveida ražošanas sasniegšanai. Pievienojot boru un oglekli β-SiC, kas satur nelielu daudzumu skābekļa, un saķepinot to inertā atmosfērā aptuveni 2000 ℃ temperatūrā, var iegūt saķepinātu ķermeni ar teorētisko blīvumu 98%. Ir divi procesi: cietā fāze un šķidrā fāze. Pirmajam ir lielāks blīvums un tīrība, kā arī augsta siltumvadītspēja un izturība augstā temperatūrā.
Tipiski pielietojumi: nodilumizturīgu un korozijizturīgu blīvgredzenu un bīdāmo gultņu masveida ražošana; Pateicoties augstajai cietībai, zemajam īpatnējamajam svaram un labajām ballistiskajām īpašībām, to plaši izmanto kā ložu necaurlaidīgu bruņu transportlīdzekļiem un kuģiem, kā arī civilo seifu un skaidras naudas pārvadāšanas transportlīdzekļu aizsardzībai. Tā izturība pret vairākiem triecieniem ir pārāka par parasto SiC keramiku, un cilindrisku vieglo aizsargbruņu lūzuma temperatūra var sasniegt vairāk nekā 65 tonnas.
2. Reakcijas saķepinātā SiC keramika (RB SiC)
Galvenās priekšrocības: Izcilas mehāniskās īpašības, augsta izturība, izturība pret koroziju un oksidēšanās izturība; Zema saķepināšanas temperatūra un izmaksas, spēja veidot gandrīz neto izmēru. Process ietver oglekļa avota sajaukšanu ar SiC pulveri, lai iegūtu sagatavi. Augstās temperatūrās izkausētais silīcijs iesūcas sagatavē un reaģē ar oglekli, veidojot β-SiC, kas apvienojas ar sākotnējo α-SiC un aizpilda poras. Izmēra izmaiņas saķepināšanas laikā ir nelielas, padarot to piemērotu sarežģītas formas izstrādājumu rūpnieciskai ražošanai.
Tipiski pielietojumi: augstas temperatūras krāsns iekārtas, starojuma caurules, siltummaiņi, desulfurizācijas sprauslas; Pateicoties zemajam termiskās izplešanās koeficientam, augstajam elastības modulim un gandrīz neto formēšanas īpašībām, tas ir kļuvis par ideālu materiālu kosmosa reflektoriem; Tas var arī aizstāt kvarca stiklu kā atbalsta elementu elektroniskajām lampām un pusvadītāju mikroshēmu ražošanas iekārtām.
3. Karstpresēta saķepināta SiC keramika (HP SiC)
Galvenā priekšrocība: Sinhronā saķepināšana augstā temperatūrā un augstā spiedienā nodrošina, ka pulveris ir termoplastiskā stāvoklī, kas veicina masas pārneses procesu. Tas ļauj īsākā laikā iegūt smalkgraudainus produktus ar augstu blīvumu un labām mehāniskām īpašībām zemākā temperatūrā, sasniedzot pilnīgu blīvumu un gandrīz tīru saķepināšanas stāvokli.
Tipisks pielietojums: Sākotnēji Vjetnamas kara laikā to izmantoja kā ložu necaurlaidīgas vestes ASV helikopteru apkalpes locekļiem, bet bruņu tirgu aizstāja ar karstpresētu bora karbīdu; Pašlaik to galvenokārt izmanto augstas pievienotās vērtības scenārijos, piemēram, jomās ar ārkārtīgi augstām prasībām attiecībā uz sastāva kontroli, tīrību un blīvēšanu, kā arī nodilumizturības un kodolrūpniecības jomās.
4. Rekristalizēta SiC keramika (R-SiC)
Galvenā priekšrocība: Nav nepieciešams pievienot sintēzes palīglīdzekļus, tā ir izplatīta metode īpaši augstas tīrības pakāpes un lielu SiC ierīču izgatavošanai. Process ietver rupju un smalku SiC pulveru sajaukšanu proporcionālā proporcijā un to formēšanu, sintēzes procesu inertā atmosfērā 2200–2450 ℃ temperatūrā. Smalkās daļiņas iztvaiko un kondensējas, saskaroties ar rupjām daļiņām, veidojot keramiku, kuras cietība ir otrajā vietā aiz dimanta. SiC saglabā augstu augstās temperatūras izturību, izturību pret koroziju, oksidēšanās izturību un termiskā trieciena izturību.
Tipiski pielietojumi: augstas temperatūras krāsns mēbeles, siltummaiņi, sadegšanas sprauslas; Aviācijas un kosmosa un militārajā jomā to izmanto kosmosa kuģu konstrukcijas elementu, piemēram, dzinēju, astes spuru un fizelāžas, ražošanai, kas var uzlabot iekārtu veiktspēju un kalpošanas laiku.
5. Ar silīciju infiltrēta SiC keramika (SiSiC)
Galvenās priekšrocības: Vispiemērotākais rūpnieciskai ražošanai, ar īsu saķepināšanas laiku, zemu temperatūru, pilnībā blīvs un nedeformēts, sastāv no SiC matricas un infiltrētas Si fāzes, iedalīts divos procesos: šķidruma infiltrācija un gāzes infiltrācija. Pēdējam ir augstākas izmaksas, bet labāks brīvā silīcija blīvums un vienmērīgums.
Tipiski pielietojumi: zema porainība, laba hermētiskums un zema pretestība veicina statiskās elektrības likvidēšanu, ir piemērota lielu, sarežģītu vai dobu detaļu ražošanai, plaši izmanto pusvadītāju apstrādes iekārtās; Pateicoties augstajam elastības modulim, vieglajam svaram, augstajai izturībai un lieliskajai hermētiskumam, tas ir vēlamais augstas veiktspējas materiāls kosmosa jomā, kas var izturēt slodzes kosmosa vidē un nodrošināt iekārtu precizitāti un drošību.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 2. septembris