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 rendah SiC menyukarkan ketumpatannya. Untuk tujuan ini, industri telah membangunkan pelbagai teknologi pensinteran, dan seramik SiC yang disediakan oleh teknologi berbeza mempunyai perbezaan yang ketara dalam struktur mikro, sifat dan senario aplikasi. Berikut ialah analisis ciri teras lima seramik karbida silikon arus perdana.
1. Seramik SiC tersinter tanpa tekanan (S-SiC)
Kelebihan teras: Sesuai untuk pelbagai proses pengacuan, kos rendah, tidak terhad oleh bentuk dan saiz, ia adalah kaedah pensinteran yang paling mudah untuk mencapai pengeluaran besar-besaran. Dengan menambahkan boron dan karbon kepada β – SiC yang mengandungi jumlah surih oksigen dan mensinterkannya di bawah suasana lengai pada sekitar 2000 ℃, jasad tersinter dengan ketumpatan teori 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 biasa: Pengeluaran besar-besaran cincin pengedap tahan haus dan tahan kakisan dan galas gelongsor; Oleh kerana 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 berbilang pukulannya adalah 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 hampir saiz bersih. Proses ini melibatkan mencampurkan 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-liang. Perubahan saiz semasa pensinteran adalah kecil, menjadikannya sesuai untuk pengeluaran industri produk berbentuk kompleks.
Aplikasi biasa: Peralatan tanur suhu tinggi, tiub sinaran, penukar haba, muncung penyahsulfurisasi; Oleh kerana pekali pengembangan haba yang rendah, modulus keanjalan yang tinggi, dan ciri-ciri pembentukan bersih berhampiran, ia telah menjadi bahan yang sesuai untuk pemantul ruang; Ia juga boleh menggantikan kaca kuarza sebagai lekapan sokongan untuk tiub elektronik dan peralatan pembuatan cip semikonduktor.
3. Seramik SiC tersinter ditekan panas (HP SiC)
Kelebihan teras: Pensinteran 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 berhampiran keadaan pensinteran tulen.
Aplikasi biasa: Pada asalnya digunakan sebagai jaket kalis peluru untuk anggota kru helikopter AS semasa Perang Vietnam, pasaran perisai telah digantikan dengan boron karbida yang ditekan panas; Pada masa ini, ia kebanyakannya digunakan dalam senario nilai tambah tinggi, seperti bidang yang mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk kawalan komposisi, ketulenan dan ketumpatan, serta bidang industri tahan haus dan nuklear.
4. Seramik SiC terhablur semula (R-SiC)
Kelebihan teras: Tidak perlu menambah alat pensinteran, ia adalah kaedah biasa untuk menyediakan ketulenan ultra tinggi dan peranti SiC yang besar. Proses ini melibatkan mencampurkan serbuk SiC kasar dan halus mengikut perkadaran dan membentuknya, mensinterkannya dalam suasana lengai pada 2200~2450 ℃. Zarah-zarah halus menyejat dan terpeluwap pada sentuhan antara zarah kasar untuk membentuk seramik, dengan kekerasan kedua selepas berlian. SiC mengekalkan kekuatan suhu tinggi yang tinggi, rintangan kakisan, rintangan pengoksidaan dan rintangan kejutan haba.
Aplikasi biasa: Perabot tanur 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 cacat, 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 percuma yang lebih baik.
Aplikasi biasa: keliangan rendah, kedap udara yang baik, dan rintangan yang rendah adalah kondusif untuk menghapuskan elektrik statik, sesuai untuk menghasilkan bahagian yang besar, kompleks atau berongga, digunakan secara meluas dalam peralatan pemprosesan semikonduktor; Oleh kerana modulus keanjalannya yang tinggi, ringan, kekuatan tinggi, dan kedap udara yang sangat baik, ia adalah bahan berprestasi tinggi pilihan dalam bidang aeroangkasa, yang boleh menahan beban dalam persekitaran angkasa dan memastikan ketepatan dan keselamatan peralatan.
Masa siaran: Sep-02-2025