Керамика из карбида кремнияСравнение процессов формования: процесс спекания, его преимущества и недостатки
В производстве карбидкремниевой керамики формование — лишь одно из звеньев технологического процесса. Спекание — ключевой процесс, напрямую влияющий на конечные характеристики и эксплуатационные характеристики керамики. Существует множество различных методов спекания карбидкремниевой керамики, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. В этой статье мы рассмотрим процесс спекания карбидкремниевой керамики и сравним различные методы.
1. Реакционное спекание:
Реакционное спекание – популярный метод производства керамики на основе карбида кремния. Это относительно простой и экономичный процесс, позволяющий получать изделия практически в размер. Спекание осуществляется путем реакции силицирования при более низкой температуре (1450–1600 °C) и за меньшее время. Этот метод позволяет получать изделия больших размеров и сложной формы. Однако он имеет и свои недостатки. Реакция силицирования неизбежно приводит к появлению 8–12% свободного кремния в карбиде кремния, что снижает его высокотемпературные механические свойства, коррозионную стойкость и стойкость к окислению. Диапазон рабочих температур ограничен 1350 °C.
2. Горячее прессование-спекание:
Горячее прессование и спекание – ещё один распространённый метод спекания керамики из карбида кремния. При этом сухой порошок карбида кремния засыпается в форму и нагревается под одноосным давлением. Одновременное нагревание и давление способствуют диффузии частиц, их течению и массопереносу, что приводит к получению керамики из карбида кремния с мелким зерном, высокой относительной плотностью и превосходными механическими свойствами. Однако горячее прессование и спекание имеют и свои недостатки. Процесс более сложен и требует высококачественных материалов и оборудования для форм. Производительность производства низкая, а стоимость высокая. Кроме того, этот метод подходит только для изделий относительно простой формы.
3. Горячее изостатическое прессование-спекание:
Спекание методом горячего изостатического прессования (ГИП) — это метод, основанный на комбинированном воздействии высокой температуры и изотропно сбалансированного газа высокого давления. Он используется для спекания и уплотнения керамического порошка карбида кремния, сырых или предварительно спеченных изделий. Хотя ГИП-спекание может улучшить характеристики керамики карбида кремния, оно не получило широкого распространения в массовом производстве из-за сложности процесса и высокой стоимости.
4. Спекание без давления:
Метод спекания без давления обеспечивает превосходные высокотемпературные характеристики, простоту процесса спекания и низкую стоимость керамики из карбида кремния. Он также допускает различные методы формования, что делает его пригодным для изготовления деталей сложной формы и большой толщины. Этот метод отлично подходит для крупномасштабного промышленного производства кремниевой керамики.
Подводя итог, можно сказать, что спекание является важнейшим этапом производства керамики на основе SiC. Выбор метода спекания зависит от таких факторов, как требуемые свойства керамики, сложность формы, стоимость производства и эффективность. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, и важно тщательно учитывать эти факторы, чтобы выбрать наиболее подходящий процесс спекания для конкретного применения.
Время публикации: 24 августа 2023 г.