ทั่วไปคำอธิบายของปฏิกิริยาSiC ที่ยึดติด
ซิลิคอนคาร์ไบด์แบบยึดติดด้วยปฏิกิริยา (Reaction Bonded SiC) มีคุณสมบัติทางกลและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน ต้นทุนค่อนข้างต่ำ และได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ ในอุตสาหกรรมต่างๆ ในปัจจุบัน
ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) มีพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแรงมาก ในกระบวนการเผาผนึก อัตราการแพร่กระจายต่ำมาก ในขณะเดียวกัน พื้นผิวของอนุภาคมักปกคลุมด้วยชั้นออกไซด์ที่ค่อนข้างบาง ซึ่งทำหน้าที่เป็นกำแพงกั้นการแพร่กระจาย ซิลิคอนคาร์ไบด์บริสุทธิ์แทบจะไม่สามารถเผาผนึกและอัดแน่นได้โดยปราศจากสารเติมแต่งในการเผาผนึก แม้ว่าจะใช้กระบวนการอัดร้อน ก็ต้องเลือกสารเติมแต่งที่เหมาะสมเช่นกัน เฉพาะที่อุณหภูมิสูงมากเท่านั้น จึงจะสามารถได้วัสดุที่มีความหนาแน่นทางวิศวกรรมใกล้เคียงกับความหนาแน่นทางทฤษฎี ซึ่งควรอยู่ในช่วง 1950 ℃ ถึง 2200 ℃ ในขณะเดียวกัน รูปทรงและขนาดของวัสดุจะถูกจำกัด แม้ว่าจะสามารถผลิตวัสดุคอมโพสิต SiC ได้โดยวิธีการตกตะกอนไอ แต่ก็จำกัดอยู่เพียงการเตรียมวัสดุที่มีความหนาแน่นต่ำหรือชั้นบางๆ เนื่องจากต้องใช้เวลานาน ต้นทุนการผลิตจึงสูงขึ้น
ซิลิกอนคาร์ไบด์แบบยึดติดด้วยปฏิกิริยา (Reaction Bonded SiC) ถูกคิดค้นขึ้นในช่วงทศวรรษ 1950 โดยปอปเปอร์ หลักการพื้นฐานคือ:
ภายใต้แรงดึงดูดของเส้นเลือดฝอย ซิลิคอนเหลวหรือโลหะผสมซิลิคอนที่มีปฏิกิริยาจะแทรกซึมเข้าไปในเซรามิกพรุนที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ และเกิดเป็นคาร์บอนซิลิคอนในปฏิกิริยา ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่เกิดขึ้นใหม่จะยึดติดกับอนุภาคซิลิคอนคาร์ไบด์เดิมในบริเวณนั้น และรูพรุนที่เหลืออยู่ในสารตัวเติมจะถูกเติมเต็มด้วยสารที่ช่วยในการอัดแน่นเพื่อให้กระบวนการเพิ่มความหนาแน่นเสร็จสมบูรณ์
เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการผลิตเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์แบบอื่นๆ กระบวนการเผาผนึกมีลักษณะดังต่อไปนี้:
อุณหภูมิในการประมวลผลต่ำ ระยะเวลาในการประมวลผลสั้น ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษหรือราคาแพง
ชิ้นส่วนที่เชื่อมติดกันด้วยปฏิกิริยาเคมี จะไม่หดตัวหรือเปลี่ยนขนาด
วิธีการขึ้นรูปที่หลากหลาย (การอัดรีด การฉีด การกด และการเท)
มีวิธีการขึ้นรูปหลายวิธี ระหว่างกระบวนการเผาผนึก สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่และซับซ้อนได้โดยไม่ต้องใช้แรงดัน เทคโนโลยีการเชื่อมประสานด้วยปฏิกิริยาของซิลิคอนคาร์ไบด์ได้รับการศึกษามานานกว่าครึ่งศตวรรษ เทคโนโลยีนี้กลายเป็นหนึ่งในจุดสนใจของอุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องจากมีข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์
วันที่โพสต์: 4 พฤษภาคม 2561