Seramik silikon karbida (SiC)telah menjadi bahan teras dalam bidang seramik struktur suhu tinggi kerana pekali pengembangan haba yang rendah, kekonduksian haba yang tinggi, kekerasan yang tinggi, dan kestabilan haba dan kimia yang sangat baik. Ia digunakan secara meluas dalam bidang utama seperti aeroangkasa, tenaga nuklear, ketenteraan dan semikonduktor.
Walau bagaimanapun, ikatan kovalen yang sangat kuat dan pekali resapan SiC yang rendah menyukarkan penumpuannya. Untuk tujuan ini, industri telah membangunkan pelbagai teknologi pensinteran, dan seramik SiC yang disediakan oleh teknologi yang berbeza mempunyai perbezaan yang ketara dalam mikrostruktur, sifat dan senario aplikasi. Berikut ialah analisis ciri-ciri teras lima seramik silikon karbida arus perdana.
1. Seramik SiC tanpa tekanan sinter (S-SiC)
Kelebihan teras: Sesuai untuk pelbagai proses pengacuan, kos rendah, tidak terhad kepada bentuk dan saiz, ia merupakan kaedah pensinteran yang paling mudah untuk mencapai pengeluaran besar-besaran. Dengan menambahkan boron dan karbon kepada β – SiC yang mengandungi sedikit oksigen dan mensinterannya di bawah atmosfera lengai pada sekitar 2000 ℃, jasad yang disinter dengan ketumpatan teori sebanyak 98% boleh diperolehi. Terdapat dua proses: fasa pepejal dan fasa cecair. Yang pertama mempunyai ketumpatan dan ketulenan yang lebih tinggi, serta kekonduksian terma yang tinggi dan kekuatan suhu tinggi.
Aplikasi tipikal: Pengeluaran besar-besaran cincin pengedap dan galas gelongsor tahan haus dan tahan kakisan; Disebabkan kekerasannya yang tinggi, graviti tentu yang rendah, dan prestasi balistik yang baik, ia digunakan secara meluas sebagai perisai kalis peluru untuk kenderaan dan kapal, serta untuk melindungi peti besi awam dan kenderaan pengangkutan tunai. Rintangan pelbagai hentamannya lebih baik daripada seramik SiC biasa, dan titik patah perisai pelindung ringan silinder boleh mencapai lebih 65 tan.
2. Seramik SiC tersinter tindak balas (RB SiC)
Kelebihan teras: Prestasi mekanikal yang sangat baik, kekuatan tinggi, rintangan kakisan dan rintangan pengoksidaan; Suhu dan kos pensinteran yang rendah, mampu membentuk saiz hampir bersih. Proses ini melibatkan pencampuran sumber karbon dengan serbuk SiC untuk menghasilkan bilet. Pada suhu tinggi, silikon cair menyusup ke dalam bilet dan bertindak balas dengan karbon untuk membentuk β – SiC, yang bergabung dengan α – SiC asal dan mengisi liang pori. Perubahan saiz semasa pensinteran adalah kecil, menjadikannya sesuai untuk pengeluaran perindustrian produk berbentuk kompleks.
Aplikasi tipikal: Peralatan tanur suhu tinggi, tiub sinaran, penukar haba, muncung penyahsulfuran; Disebabkan oleh pekali pengembangan haba yang rendah, modulus elastik yang tinggi, dan ciri-ciri pembentukan hampir bersih, ia telah menjadi bahan yang ideal untuk pemantul ruang; Ia juga boleh menggantikan kaca kuarza sebagai lekapan sokongan untuk tiub elektronik dan peralatan pembuatan cip semikonduktor.
3. Seramik SiC sinter tekan panas (HP SiC)
Kelebihan teras: Sintering segerak di bawah suhu tinggi dan tekanan tinggi, serbuk berada dalam keadaan termoplastik, yang kondusif untuk proses pemindahan jisim. Ia boleh menghasilkan produk dengan butiran halus, ketumpatan tinggi, dan sifat mekanikal yang baik pada suhu yang lebih rendah dan dalam masa yang lebih singkat, dan boleh mencapai ketumpatan lengkap dan keadaan sintering hampir tulen.
Aplikasi tipikal: Pada asalnya digunakan sebagai jaket kalis peluru untuk anak kapal helikopter AS semasa Perang Vietnam, pasaran perisai telah digantikan dengan boron karbida tekan panas; Pada masa ini, ia kebanyakannya digunakan dalam senario nilai tambah tinggi, seperti medan dengan keperluan yang sangat tinggi untuk kawalan komposisi, ketulenan dan pemadatan, serta medan industri tahan haus dan nuklear.
4. Seramik SiC terhablur semula (R-SiC)
Kelebihan teras: Tidak perlu menambah alat bantu sintering, ia merupakan kaedah biasa untuk menyediakan peranti SiC yang berketulenan ultra tinggi dan besar. Proses ini melibatkan pencampuran serbuk SiC kasar dan halus secara berkadaran dan membentuknya, kemudian sinteringkannya dalam atmosfera lengai pada suhu 2200~2450 ℃. Zarah-zarah halus akan tersejat dan terkondensasi pada sentuhan antara zarah-zarah kasar untuk membentuk seramik, dengan kekerasan yang kedua selepas berlian. SiC mengekalkan kekuatan suhu tinggi yang tinggi, rintangan kakisan, rintangan pengoksidaan dan rintangan kejutan haba.
Aplikasi tipikal: Perabot relau suhu tinggi, penukar haba, muncung pembakaran; Dalam bidang aeroangkasa dan ketenteraan, ia digunakan untuk mengeluarkan komponen struktur kapal angkasa seperti enjin, sirip ekor dan fiuslaj, yang boleh meningkatkan prestasi peralatan dan hayat perkhidmatan.
5. Seramik SiC yang menyusup silikon (SiSiC)
Kelebihan teras: Paling sesuai untuk pengeluaran perindustrian, dengan masa pensinteran yang singkat, suhu rendah, padat sepenuhnya dan tidak berubah bentuk, terdiri daripada matriks SiC dan fasa Si yang menyusup, dibahagikan kepada dua proses: penyusupan cecair dan penyusupan gas. Yang terakhir mempunyai kos yang lebih tinggi tetapi ketumpatan dan keseragaman silikon bebas yang lebih baik.
Aplikasi tipikal: keliangan rendah, kedap udara yang baik, dan rintangan rendah kondusif untuk menghapuskan elektrik statik, sesuai untuk menghasilkan bahagian yang besar, kompleks atau berongga, digunakan secara meluas dalam peralatan pemprosesan semikonduktor; Disebabkan modulus elastik yang tinggi, ringan, kekuatan tinggi, dan kedap udara yang sangat baik, ia merupakan bahan berprestasi tinggi pilihan dalam bidang aeroangkasa, yang boleh menahan beban dalam persekitaran angkasa dan memastikan ketepatan dan keselamatan peralatan.
Masa siaran: 02-Sep-2025