Mengapa Pilih Pensinteran Tanpa Tekanan untuk Penyediaan Seramik SiC?

Seramik silikon karbida (SiC)., yang terkenal dengan kekerasan tinggi, kekuatan tinggi, rintangan suhu tinggi dan rintangan kakisan, mencari aplikasi yang meluas dalam industri aeroangkasa, petrokimia dan litar bersepadu. Memandangkan kebanyakan produk SiC adalah barangan bernilai tambah tinggi, potensi pasaran adalah besar, mendapat perhatian ketara dari pelbagai negara dan menjadi titik fokus penyelidikan sains bahan. Walau bagaimanapun, suhu sintesis ultra tinggi dan kesukaran untuk mencapai pensinteran padat seramik SiC telah mengehadkan perkembangannya. Proses pensinteran adalah penting untuk seramik SiC.

Bagaimana Kaedah Pensinteran Membandingkan: Pensinteran Reaksi vs Pensinteran Tanpa Tekanan?

SiC, sebagai sebatian dengan ikatan kovalen yang kuat, mempamerkan kadar resapan yang rendah semasa pensinteran kerana ciri-ciri strukturnya yang memberikan kekerasan yang tinggi, kekuatan tinggi, takat lebur yang tinggi dan rintangan kakisan. Ini memerlukan penggunaan bahan tambahan pensinteran dan tekanan luaran untuk mencapai ketumpatan. Pada masa ini, kedua-dua pensinteran tindak balas dan pensinteran tanpa tekanan bagi SiC telah menyaksikan kemajuan yang ketara dalam penyelidikan dan aplikasi industri.

Proses pensinteran tindak balas untukseramik SiCialah teknik pensinteran bentuk hampir-jaring, dicirikan oleh pengecutan dan perubahan saiz yang minimum semasa pensinteran. Ia menawarkan kelebihan seperti suhu pensinteran yang rendah, struktur produk yang padat dan kos pengeluaran yang rendah, menjadikannya sesuai untuk menyediakan produk seramik SiC yang besar dan berbentuk kompleks. Walau bagaimanapun, proses itu mempunyai kelemahan, termasuk penyediaan awal yang kompleks bagi badan hijau dan potensi pencemaran daripada produk sampingan. Selain itu, julat suhu operasi tersinter tindak balasseramik SiCdihadkan oleh kandungan Si percuma; melebihi 1400°C, kekuatan bahan berkurangan dengan cepat disebabkan oleh pencairan Si bebas.

Struktur mikro biasa seramik SiC disinter pada pelbagai suhu

Teknologi pensinteran tanpa tekanan untuk SiC telah mantap, dengan faedah termasuk keupayaan untuk menggunakan pelbagai proses pembentukan, mengatasi had pada bentuk dan saiz produk, dan mencapai kekuatan dan keliatan tinggi dengan bahan tambahan yang sesuai. Tambahan pula, pensinteran tanpa tekanan adalah mudah dan sesuai untuk pengeluaran besar-besaran komponen seramik dalam bentuk yang berbeza. Walau bagaimanapun, ia lebih mahal daripada SiC tersinter tindak balas kerana kos serbuk SiC yang digunakan lebih tinggi.

Pensinteran tanpa tekanan terutamanya termasuk pensinteran fasa pepejal dan fasa cecair. Berbanding dengan SiC tersinter tanpa tekanan fasa pepejal, SiC tersinter tindak balas mempamerkan prestasi suhu tinggi yang lemah, terutamanya kerana kekuatan lenturanseramik SiCturun secara mendadak melebihi 1400°C, dan mereka mempunyai rintangan yang lemah terhadap asid dan bes yang kuat. Sebaliknya, fasa pepejal tanpa tekanan disinterseramik SiCmenunjukkan sifat mekanikal yang unggul pada suhu tinggi dan rintangan kakisan yang lebih baik dalam asid dan bes kuat.

Teknologi untuk Pembuatan SiC terikat tindak balas

Apakah Perkembangan Penyelidikan dalam Teknologi Pensinteran Tanpa Tekanan?

Pensinteran Fasa Pepejal: Pensinteran fasa pepejal bagiseramik SiCmelibatkan suhu tinggi tetapi menghasilkan sifat fizikal dan kimia yang stabil, terutamanya mengekalkan kekuatan pada suhu tinggi, menawarkan nilai aplikasi yang unik. Dengan menambahkan boron (B) dan karbon © kepada SiC, boron menduduki sempadan butiran SiC, menggantikan sebahagian karbon dalam SiC untuk membentuk larutan pepejal, manakala karbon bertindak balas dengan permukaan SiO2 dan kekotoran Si dalam SiC. Tindak balas ini mengurangkan tenaga sempadan bijian dan meningkatkan tenaga permukaan, dengan itu meningkatkan daya penggerak untuk pensinteran dan menggalakkan ketumpatan. Sejak 1990-an, menggunakan B dan C sebagai bahan tambahan untuk pensinteran tanpa tekanan SiC telah digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang perindustrian. Kelebihan utama ialah ketiadaan fasa kedua atau fasa berkaca pada sempadan butiran, menghasilkan sempadan butiran yang bersih dan prestasi suhu tinggi yang sangat baik, stabil sehingga 1600°C. Kelemahannya ialah ketumpatan lengkap tidak dicapai, dengan beberapa liang tertutup di sudut bijirin, dan suhu tinggi boleh menyebabkan pertumbuhan bijirin.

Pensinteran Fasa Cecair: Dalam pensinteran fasa cecair, bantuan pensinteran biasanya ditambah dalam peratusan yang kecil, dan fasa intergranular yang terhasil mungkin mengekalkan oksida yang besar selepas pensinteran. Akibatnya, SiC tersinter fasa cecair cenderung untuk patah di sepanjang sempadan butiran, menawarkan kekuatan tinggi dan keliatan patah. Berbanding dengan pensinteran fasa pepejal, fasa cecair yang terbentuk semasa pensinteran berkesan merendahkan suhu pensinteran. Sistem Al2O3-Y2O3 adalah salah satu sistem terawal dan paling menarik yang dikaji untuk pensinteran fasa cecair bagiseramik SiC. Sistem ini membolehkan ketumpatan pada suhu yang agak rendah. Sebagai contoh, membenamkan sampel dalam katil serbuk yang mengandungi Al2O3, Y2O3, dan MgO memudahkan pembentukan fasa cecair melalui tindak balas antara MgO dan permukaan SiO2 pada zarah SiC, menggalakkan penumpuan melalui penyusunan semula zarah dan pencairan semula. Selain itu, Al2O3, Y2O3, dan CaO digunakan sebagai bahan tambahan untuk pensinteran tanpa tekanan SiC menghasilkan fasa Al5Y3O12 dalam bahan; dengan peningkatan kandungan CaO, fasa oksida CaY2O4 muncul, membentuk laluan penembusan pantas pada sempadan butiran dan meningkatkan kebolehsinteran bahan.

Bagaimana Bahan Tambahan Meningkatkan Pensinteran Tanpa TekananSeramik SiC?

Bahan tambahan boleh meningkatkan ketumpatan tersinter tanpa tekananseramik SiC, menurunkan suhu pensinteran, mengubah struktur mikro, dan meningkatkan sifat mekanikal. Penyelidikan mengenai sistem aditif telah berkembang daripada sistem komponen tunggal kepada berbilang komponen, dengan setiap komponen memainkan peranan unik dalam meningkatkanSeramik SiCprestasi. Walau bagaimanapun, memperkenalkan bahan tambahan juga mempunyai kelemahan, seperti tindak balas antara bahan tambahan dan SiC yang menghasilkan produk sampingan gas seperti Al2O dan CO, meningkatkan keliangan bahan. Mengurangkan keliangan dan mengurangkan kesan penurunan berat bahan tambahan akan menjadi bidang penyelidikan utama untuk pensinteran fasa cecair masa hadapan.seramik SiC.**

Kami di Semicorex pakar dalamSeramik SiCdan Bahan Seramik lain yang digunakan dalam pembuatan semikonduktor, jika anda mempunyai sebarang pertanyaan atau memerlukan butiran tambahan, sila jangan teragak-agak untuk menghubungi kami.

Telefon untuk dihubungi: +86-13567891907

E-mel: sales@semicorex.com