Proses Penyediaan Seramik SiC

Seramik silikon karbidaadalah antara bahan yang paling banyak digunakan dalam seramik struktur. Oleh kerana pengembangan haba yang agak rendah, kekuatan spesifik yang tinggi, kekonduksian dan kekerasan haba yang tinggi, rintangan haus dan rintangan kakisan, dan yang paling penting, keupayaan mereka untuk mengekalkan prestasi yang baik walaupun pada suhu setinggi 1650°C, seramik silikon karbida digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang.

Kaedah pensinteran biasa untuk seramik silikon karbida termasuk: pensinteran tanpa tekanan, pensinteran tindak balas, dan pensinteran penghabluran semula.

1. SiC(RBSiC) tersinter tindak balas

Pensinteran tindak balas melibatkan mencampurkan sumber karbon dengan serbuk silikon karbida, membentuk padat, dan kemudian membenarkan silikon cecair menyusup padat pada suhu tinggi dan bertindak balas dengan karbon untuk membentuk β-SiC, mencapai ketumpatan. Ia mempamerkan pengecutan hampir sifar, menjadikannya sesuai untuk bahagian yang besar dan kompleks. Ia juga mempunyai suhu pensinteran yang rendah dan kos rendah, tetapi silikon percuma boleh mengurangkan prestasi suhu tinggi.

SiC tersinter tindak balas ialah seramik struktur yang sangat menarik dengan sifat mekanikal yang sangat baik seperti kekuatan tinggi, rintangan kakisan dan rintangan pengoksidaan. Tambahan pula, ia mempunyai suhu pensinteran yang rendah, kos pensinteran yang rendah, dan pembentukan hampir bersih.

Proses pensinteran tindak balas adalah mudah. Ia melibatkan mencampurkan sumber karbon dan serbuk SiC untuk menyediakan jasad hijau, kemudian, di bawah daya kapilari suhu tinggi, menyusup silikon cair ke dalam badan hijau berliang. Silikon cair ini bertindak balas dengan sumber karbon di dalam badan hijau untuk membentuk fasa β-SiC, yang pada masa yang sama terikat rapat dengan α-SiC asal. Liang-liang yang tinggal diisi dengan silikon cair, dengan itu mencapai ketumpatan bahan seramik. Semasa pensinteran, saiznya dikurangkan, mencapai pembentukan hampir-jaring-bentuk, membolehkan fabrikasi bentuk kompleks mengikut keperluan. Oleh itu, ia digunakan secara meluas dalam pengeluaran perindustrian pelbagai produk seramik.

Dari segi aplikasi, bahan perabot tanur suhu tinggi, tiub sinaran, penukar haba dan muncung penyahsulfurisasi adalah aplikasi biasa bagi seramik silikon karbida tersinter tindak balas. Tambahan pula, disebabkan oleh pekali pengembangan terma yang rendah, modulus keanjalan yang tinggi, dan ciri-ciri pembentukan hampir-jaring, silikon karbida tersinter tindak balas juga merupakan bahan yang sesuai untuk cermin angkasa. Di samping itu, dengan peningkatan saiz wafer dan suhu rawatan haba, silikon karbida tersinter tindak balas secara beransur-ansur menggantikan kaca kuarza. Komponen silikon karbida (SiC) ketulenan tinggi yang mengandungi fasa silikon separa boleh dihasilkan menggunakan serbuk silikon karbida ketulenan tinggi dan silikon ketulenan tinggi. Komponen ini digunakan secara meluas dalam lekapan sokongan untuk peralatan pembuatan wafer tiub elektron dan semikonduktor.

2. SiC(SSiC) tersinter tanpa tekanan

Pensinteran tanpa tekanan dibahagikan kepada pensinteran fasa pepejal dan fasa cecair: Pensinteran fasa pepejal, dengan penambahan bahan tambahan B/C, mencapai ketumpatan resapan fasa pepejal pada suhu tinggi, menghasilkan prestasi suhu tinggi yang baik tetapi kekasaran butiran. Pensinteran fasa cecair menggunakan bahan tambahan seperti Al2O3-Y2O3 untuk membentuk fasa cecair, menurunkan suhu, menghasilkan butiran yang lebih halus dan keliatan yang lebih tinggi. Teknologi ini kos rendah, membolehkan pelbagai bentuk, dan sesuai untuk komponen struktur ketepatan seperti cincin pengedap, galas dan perisai kalis peluru.

Pensinteran tanpa tekanan dianggap sebagai kaedah pensinteran yang paling menjanjikan untuk SiC. Kaedah ini boleh disesuaikan dengan pelbagai proses pembentukan, mempunyai kos pengeluaran yang lebih rendah, tidak terhad oleh bentuk atau saiz, dan merupakan kaedah pensinteran yang paling biasa dan paling mudah untuk pengeluaran besar-besaran.

Pensinteran tanpa tekanan melibatkan penambahan boron dan karbon kepada β-SiC yang mengandungi jumlah surih oksigen dan pensinteran pada sekitar 2000 ℃ dalam suasana lengai untuk mendapatkan badan tersinter silikon karbida dengan ketumpatan teori 98%. Kaedah ini umumnya mempunyai dua pendekatan: pensinteran keadaan pepejal dan pensinteran keadaan cecair. Silikon karbida tersinter keadaan pepejal tanpa tekanan mempamerkan ketumpatan dan ketulenan yang tinggi, dan khususnya, ia mempunyai kekonduksian terma tinggi yang unik dan kekuatan suhu tinggi yang sangat baik, menjadikannya mudah untuk diproses menjadi peranti seramik bersaiz besar dan berbentuk kompleks.

Produk silikon karbida tersinter tanpa tekanan: (a) pengedap seramik; (b) galas seramik; (c) plat kalis peluru

Dari segi aplikasi, pensinteran tanpa tekanan bagi SiC adalah mudah untuk dikendalikan, sederhana kos efektif, dan sesuai untuk pengeluaran besar-besaran bahagian seramik pelbagai bentuk. Ia digunakan secara meluas dalam gelang pengedap tahan haus dan tahan kakisan, galas gelongsor, dan lain-lain. Tambahan pula, seramik silikon karbida tersinter tanpa tekanan digunakan secara meluas dalam perisai kalis peluru, seperti untuk perlindungan kenderaan dan kapal, serta peti besi awam dan trak berperisai, kerana kekerasannya yang tinggi, graviti spesifik yang rendah, dan prestasi kos yang lebih rendah selepas pemecahan tenaga balistik yang lebih baik. Sebagai bahan perisai kalis peluru, ia mempamerkan ketahanan yang sangat baik terhadap pelbagai hentaman, dan kesan perlindungan keseluruhannya adalah lebih baik daripada seramik silikon karbida biasa. Apabila digunakan dalam perisai pelindung seramik silinder ringan, titik patahnya boleh mencecah lebih 65 tan, menunjukkan prestasi perlindungan yang jauh lebih baik daripada perisai pelindung seramik silinder menggunakan seramik silikon karbida biasa.

3. Seramik SiC tersinter terhablur semula (R-SiC)

Pensinteran penghabluran semula melibatkan zarah SiC kasar dan halus yang digredkan dan rawatan suhu tinggi. Zarah-zarah halus menyejat dan terpeluwap di leher zarah kasar, membentuk struktur penyambung tanpa kekotoran sempadan butiran. Produk ini mempunyai keliangan 10-20%, kekonduksian haba yang baik dan rintangan kejutan haba, tetapi kekuatan rendah. Ia tidak mempunyai pengecutan volum dan sesuai untuk perabot tanur berliang, dsb.

Teknologi pensinteran penghabluran semula telah menarik perhatian meluas kerana ia tidak memerlukan penambahan alat pensinteran. Pensinteran penghabluran semula ialah kaedah yang paling biasa untuk menyediakan peranti seramik SiC ketulenan ultra tinggi, berskala besar. Proses penyediaan seramik SiC tersinter (R-SiC) terhablur semula adalah seperti berikut: serbuk SiC kasar dan halus dengan saiz zarah yang berbeza dicampur dalam bahagian tertentu dan disediakan ke dalam kosong hijau melalui proses seperti tuangan gelincir, pengacuan dan penyemperitan. Kemudian, kosong hijau dibakar pada suhu tinggi 2200~2450 ℃ di bawah suasana lengai. Akhirnya, zarah halus secara beransur-ansur menyejat menjadi fasa gas dan terpeluwap pada titik sentuhan dengan zarah kasar, membentuk seramik R-SiC.

R-SiC terbentuk pada suhu tinggi dan mempunyai kekerasan kedua selepas berlian. Ia mengekalkan banyak sifat unggul SiC, seperti kekuatan suhu tinggi yang tinggi, rintangan kakisan yang kuat, rintangan pengoksidaan yang sangat baik, dan rintangan kejutan haba yang baik. Oleh itu, ia adalah bahan calon yang sesuai untuk perabot tanur suhu tinggi, penukar haba atau muncung pembakaran. Dalam bidang aeroangkasa dan ketenteraan, silikon karbida terhablur semula digunakan untuk mengeluarkan komponen struktur kenderaan aeroangkasa, seperti enjin, sirip ekor, dan fiuslaj. Disebabkan sifat mekanikalnya yang unggul, rintangan kakisan dan rintangan hentaman, ia boleh meningkatkan prestasi dan hayat perkhidmatan kenderaan aeroangkasa.

Semicorex menawarkan tersuaiproduk SiC. Jika anda mempunyai sebarang pertanyaan atau memerlukan butiran tambahan, sila jangan teragak-agak untuk menghubungi kami.
Hubungi # telefon +86-13567891907
E-mel: sales@semicorex.com