Silisyum karbür (SiC) seramikleriDüşük termal genleşme katsayıları, yüksek termal iletkenlikleri, yüksek sertlikleri ve mükemmel termal ve kimyasal kararlılıkları sayesinde yüksek sıcaklık yapısal seramikleri alanında temel malzeme haline gelmişlerdir. Havacılık ve uzay, nükleer enerji, askeri ve yarı iletkenler gibi önemli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Ancak, SiC'nin son derece güçlü kovalent bağları ve düşük difüzyon katsayısı, yoğunlaştırılmasını zorlaştırmaktadır. Bu amaçla, sektör çeşitli sinterleme teknolojileri geliştirmiştir ve farklı teknolojilerle hazırlanan SiC seramikleri, mikro yapı, özellikler ve uygulama senaryoları açısından önemli farklılıklar göstermektedir. Aşağıda, beş ana akım silisyum karbür seramiğinin temel özelliklerinin bir analizi yer almaktadır.
1. Basınçsız sinterlenmiş SiC seramikler (S-SiC)
Temel avantajları: Çoklu kalıplama işlemlerine uygundur, düşük maliyetlidir, şekil ve boyut sınırlaması yoktur ve seri üretime geçilmesi en kolay sinterleme yöntemidir. Eser miktarda oksijen içeren β-SiC'ye bor ve karbon eklenerek ve yaklaşık 2000°C'de inert bir atmosferde sinterlenerek, teorik yoğunluğu %98 olan sinterlenmiş bir gövde elde edilebilir. İki işlem vardır: katı faz ve sıvı faz. İlki daha yüksek yoğunluk ve saflığa, ayrıca yüksek ısı iletkenliğine ve yüksek sıcaklık dayanımına sahiptir.
Tipik uygulamalar: Aşınmaya ve korozyona dayanıklı sızdırmazlık halkaları ve kayar yatakların seri üretimi; Yüksek sertliği, düşük özgül ağırlığı ve iyi balistik performansı sayesinde, araçlar ve gemiler için kurşun geçirmez zırh olarak ve ayrıca sivil kasaları ve nakit taşıma araçlarını korumak için yaygın olarak kullanılır. Çoklu darbe direnci, sıradan SiC seramiklerinden üstündür ve silindirik hafif koruyucu zırhın kırılma noktası 65 tonun üzerine çıkabilir.
2. Reaksiyon sinterlenmiş SiC seramikleri (RB SiC)
Temel avantajları: Mükemmel mekanik performans, yüksek mukavemet, korozyon ve oksidasyon direnci; Düşük sinterleme sıcaklığı ve maliyeti, net boyuta yakın şekillendirme kapasitesi. İşlem, bir karbon kaynağının SiC tozuyla karıştırılarak bir kütük üretilmesini içerir. Yüksek sıcaklıklarda, erimiş silisyum kütüğe sızar ve karbonla reaksiyona girerek β-SiC oluşturur; bu da orijinal α-SiC ile birleşerek gözenekleri doldurur. Sinterleme sırasında boyut değişimi küçüktür, bu da onu karmaşık şekilli ürünlerin endüstriyel üretimi için uygun hale getirir.
Tipik uygulamalar: Yüksek sıcaklık fırın ekipmanları, radyant tüpler, ısı eşanjörleri, kükürt giderme nozulları; Düşük termal genleşme katsayısı, yüksek elastik modülü ve net oluşturma özelliklerine yakın olması nedeniyle uzay reflektörleri için ideal bir malzeme haline gelmiştir; Ayrıca elektronik tüpler ve yarı iletken çip üretim ekipmanları için destekleyici bir fikstür olarak kuvars camının yerini alabilir.
3. Sıcak preslenmiş sinterlenmiş SiC seramikleri (HP SiC)
Temel avantajı: Yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında senkronize sinterleme ile toz, kütle transfer sürecine elverişli termoplastik bir haldedir. Daha düşük sıcaklıklarda ve daha kısa sürede ince taneli, yüksek yoğunluklu ve iyi mekanik özelliklere sahip ürünler üretebilir ve tam yoğunluğa ve neredeyse saf sinterleme durumuna ulaşabilir.
Tipik uygulama: Başlangıçta Vietnam Savaşı sırasında ABD helikopter mürettebatı üyeleri için kurşun geçirmez yelek olarak kullanılan zırh pazarı, sıcak preslenmiş bor karbür ile değiştirildi; şu anda çoğunlukla bileşim kontrolü, saflık ve yoğunlaştırma için son derece yüksek gereksinimlerin yanı sıra aşınmaya dayanıklı ve nükleer endüstri alanları gibi yüksek katma değerli senaryolarda kullanılmaktadır.
4. Yeniden kristalleştirilmiş SiC seramikleri (R-SiC)
Temel avantajı: Sinterleme yardımcı maddesi eklemeye gerek yoktur; ultra yüksek saflıkta ve büyük SiC cihazları hazırlamak için yaygın bir yöntemdir. İşlem, iri ve ince SiC tozlarının orantılı olarak karıştırılıp şekillendirilmesini ve 2200-2450 ℃'de inert bir atmosferde sinterlenmesini içerir. İnce parçacıklar, iri parçacıklar arasındaki temasta buharlaşıp yoğunlaşarak elmastan sonra ikinci sertliğe sahip seramikler oluşturur. SiC, yüksek sıcaklık dayanımını, korozyon direncini, oksidasyon direncini ve termal şok direncini korur.
Tipik uygulamaları: Yüksek sıcaklık fırın mobilyaları, ısı eşanjörleri, yanma nozulları; Havacılık ve askeri alanlarda, ekipman performansını ve hizmet ömrünü artırabilen motorlar, kuyruk kanatları ve gövde gibi uzay aracı yapısal bileşenlerinin üretiminde kullanılır.
5. Silisyum infiltreli SiC seramikleri (SiSiC)
Temel avantajları: Endüstriyel üretime en uygun, kısa sinterleme süresi, düşük sıcaklık, tamamen yoğun ve deforme olmayan, SiC matris ve sızdırılmış Si fazından oluşan, sıvı sızdırma ve gaz sızdırma olmak üzere iki işleme tabi tutulan bir üründür. Gaz sızdırma yöntemi daha yüksek maliyetlidir ancak daha iyi yoğunluk ve serbest silisyum homojenliğine sahiptir.
Tipik uygulamalar: düşük gözeneklilik, iyi hava sızdırmazlığı ve düşük direnç, statik elektriği ortadan kaldırmaya elverişlidir, büyük, karmaşık veya içi boş parçalar üretmek için uygundur, yarı iletken işleme ekipmanlarında yaygın olarak kullanılır; yüksek elastik modülü, hafifliği, yüksek mukavemeti ve mükemmel hava sızdırmazlığı nedeniyle, uzay ortamlarındaki yükleri taşıyabilen ve ekipman doğruluğunu ve güvenliğini sağlayabilen havacılık alanında tercih edilen yüksek performanslı malzemedir.
Gönderi zamanı: 02-09-2025