Силицијум карбид (SiC) керамикапостали су основни материјал у области високотемпературне структурне керамике због ниског коефицијента термичког ширења, високе топлотне проводљивости, високе тврдоће и одличне термичке и хемијске стабилности. Широко се користе у кључним областима као што су ваздухопловство, нуклеарна енергија, војска и полупроводници.
Међутим, изузетно јаке ковалентне везе и низак коефицијент дифузије SiC отежавају његово згушњавање. У том циљу, индустрија је развила различите технологије синтеровања, а SiC керамика припремљена различитим технологијама има значајне разлике у микроструктури, својствима и сценаријима примене. Овде је анализа основних карактеристика пет главних силицијум карбидних керамика.
1. Синтерована SiC керамика без притиска (S-SiC)
Основне предности: Погодно за вишеструке процесе обликовања, ниска цена, није ограничено обликом и величином, најлакши је метод синтеровања за постизање масовне производње. Додавањем бора и угљеника у β-SiC који садржи трагове кисеоника и синтеровањем у инертној атмосфери на око 2000 ℃, може се добити синтеровано тело са теоријском густином од 98%. Постоје два процеса: чврста фаза и течна фаза. Прва има већу густину и чистоћу, као и високу топлотну проводљивост и чврстоћу на високим температурама.
Типичне примене: Масовна производња заптивних прстенова и клизних лежајева отпорних на хабање и корозију; Због високе тврдоће, ниске специфичне тежине и добрих балистичких перформанси, широко се користи као непробојни оклоп за возила и бродове, као и за заштиту цивилних сефова и возила за превоз новца. Његова отпорност на вишеструке ударце је супериорнија од обичне SiC керамике, а тачка лома цилиндричног лаког заштитног оклопа може достићи преко 65 тона.
2. Реакцијски синтерована SiC керамика (RB SiC)
Основне предности: Одличне механичке перформансе, висока чврстоћа, отпорност на корозију и отпорност на оксидацију; Ниска температура и трошкови синтеровања, могућност формирања готово нето величине. Процес укључује мешање извора угљеника са SiC прахом да би се добио греда. На високим температурама, растопљени силицијум инфилтрира греду и реагује са угљеником да би формирао β-SiC, који се комбинује са оригиналним α-SiC и испуњава поре. Промена величине током синтеровања је мала, што га чини погодним за индустријску производњу производа сложеног облика.
Типичне примене: Опрема за пећи на високим температурама, радијантне цеви, измењивачи топлоте, млазнице за десулфуризацију; Због ниског коефицијента термичког ширења, високог модула еластичности и карактеристика скоро мрежног формирања, постао је идеалан материјал за свемирске рефлекторе; Такође може заменити кварцно стакло као носећи елемент за електронске цеви и опрему за производњу полупроводничких чипова.
3. Вруће пресована синтерована SiC керамика (HP SiC)
Основна предност: Синхроно синтеровање под високом температуром и високим притиском, прах је у термопластичном стању, што погодује процесу преноса масе. Може произвести производе са финим зрнима, високом густином и добрим механичким својствима на нижим температурама и за краће време, и може постићи потпуну густину и готово чисто синтеровано стање.
Типична примена: Првобитно коришћен као панцирни прслуци за чланове посаде америчких хеликоптера током Вијетнамског рата, тржиште оклопа је замењено вруће пресованим боровим карбидом; Тренутно се углавном користи у сценаријима са високом додатом вредношћу, као што су области са изузетно високим захтевима за контролу састава, чистоћу и згушњавање, као и области отпорне на хабање и нуклеарне индустрије.
4. Рекристализована SiC керамика (R-SiC)
Основна предност: Нема потребе за додавањем помоћних средстава за синтеровање, то је уобичајена метода за припрему SiC уређаја ултра високе чистоће и великих димензија. Процес укључује мешање крупних и финих SiC прахова у пропорцији и њихово обликовање, синтеровање у инертној атмосфери на 2200~2450 ℃. Фине честице испаравају и кондензују се на контакту између крупних честица да би се формирала керамика, са тврдоћом која је друга одмах после дијаманта. SiC задржава високу чврстоћу на високим температурама, отпорност на корозију, отпорност на оксидацију и отпорност на термичке ударе.
Типичне примене: Намештај за пећи високих температура, измењивачи топлоте, млазнице за сагоревање; У ваздухопловству и војној области, користи се за производњу структурних компоненти свемирских летелица као што су мотори, репна пераја и труп, што може побољшати перформансе опреме и век трајања.
5. SiC керамика инфилтрирана силицијумом (SiSiC)
Основне предности: Најпогодније за индустријску производњу, са кратким временом синтеровања, ниском температуром, потпуно густо и недеформисано, састављено од SiC матрице и инфилтриране Si фазе, подељено у два процеса: инфилтрација течности и инфилтрација гаса. Потоњи има већу цену, али бољу густину и уједначеност слободног силицијума.
Типичне примене: ниска порозност, добра непропусност за ваздух и низак отпор погодују елиминацији статичког електрицитета, погодни су за производњу великих, сложених или шупљих делова, широко се користе у опреми за обраду полупроводника; Због високог модула еластичности, мале тежине, високе чврстоће и одличне непропусности за ваздух, то је преферирани високоперформансни материјал у ваздухопловној области, који може да издржи оптерећења у свемирским окружењима и да обезбеди тачност и безбедност опреме.
Време објаве: 02.09.2025.