Forberedelsesprosess for SiC-keramikk

Silisiumkarbidkeramikker blant de mest brukte materialene i strukturell keramikk. På grunn av deres relativt lave termiske ekspansjon, høye spesifikke styrke, høye termiske ledningsevne og hardhet, slitestyrke og korrosjonsmotstand, og viktigst av alt, deres evne til å opprettholde god ytelse selv ved temperaturer så høye som 1650°C, er silisiumkarbidkeramikk mye brukt i ulike felt.

Vanlige sintringsmetoder for silisiumkarbidkeramikk inkluderer: trykkløs sintring, reaksjonssintring og rekrystallisasjonssintring.

1. Reaksjonssintret SiC(RBSiC)

Reaksjonssintring innebærer å blande en karbonkilde med silisiumkarbidpulver, danne en kompakt, og deretter la flytende silisium infiltrere kompakten ved høy temperatur og reagere med karbonet for å danne β-SiC, og oppnå fortetting. Den viser nesten null krymping, noe som gjør den egnet for store og komplekse deler. Den har også lav sintringstemperatur og lav pris, men gratis silisium kan redusere ytelsen ved høy temperatur.

Reaksjonssintret SiC er en svært attraktiv strukturell keramikk med utmerkede mekaniske egenskaper som høy styrke, korrosjonsbestandighet og oksidasjonsmotstand. Videre har den lav sintringstemperatur, lave sintringskostnader og nesten nettformet forming.

Reaksjonssintringsprosessen er enkel. Det innebærer å blande en karbonkilde og SiC-pulver for å forberede en grønn kropp, og deretter, under høytemperatur kapillærkraft, infiltrere smeltet silisium inn i den porøse grønne kropp. Dette smeltede silisiumet reagerer med karbonkilden inne i den grønne kroppen for å danne en β-SiC-fase, som samtidig binder seg tett med den originale α-SiC. De resterende porene fylles med smeltet silisium, og oppnår dermed fortetting av det keramiske materialet. Under sintring reduseres størrelsen, noe som gir nesten nett-forming, noe som muliggjør fremstilling av komplekse former etter behov. Derfor er det mye brukt i industriell produksjon av ulike keramiske produkter.

Når det gjelder bruksområder, er høytemperaturovnsmøbelmaterialer, strålerør, varmevekslere og avsvovlingsdyser typiske bruksområder for reaksjonssintret silisiumkarbidkeramikk. Videre, på grunn av silisiumkarbids lave termiske ekspansjonskoeffisient, høye elastisitetsmodul og nesten nettformede egenskaper, er reaksjonssintret silisiumkarbid også et ideelt materiale for romspeil. I tillegg, med økningen i waferstørrelse og varmebehandlingstemperatur, erstatter reaksjonssintret silisiumkarbid gradvis kvartsglass. Høyrent silisiumkarbid (SiC)-komponenter som inneholder en delvis silisiumfase kan produseres ved bruk av høyrent silisiumkarbidpulver og høyrent silisium. Disse komponentene er mye brukt i støttearmaturer for produksjonsutstyr for elektronrør og halvlederwafer.

2. Trykkløst sintret SiC(SSiC)

Trykkløs sintring er delt inn i fastfase- og væskefasesintring: Fastfasesintring, med tilsetning av B/C-additiver, oppnår fastfase-diffusjonsfortetting ved høye temperaturer, noe som resulterer i god høytemperaturytelse, men kornforgrovning. Væskefasesintring bruker tilsetningsstoffer som Al2O3-Y2O3 for å danne en flytende fase, noe som senker temperaturen, noe som resulterer i finere korn og høyere seighet. Denne teknologien er rimelig, gir mulighet for ulike former, og er egnet for presisjonsstrukturelle komponenter som tetningsringer, lagre og skuddsikker rustning.

Trykkløs sintring regnes som den mest lovende sintringsmetoden for SiC. Denne metoden kan tilpasses ulike formingsprosesser, har lavere produksjonskostnader, er ikke begrenset av form eller størrelse, og er den vanligste og enkleste sintringsmetoden for masseproduksjon.

Trykkløs sintring innebærer tilsetning av bor og karbon til β-SiC som inneholder spormengder oksygen og sintring ved rundt 2000 ℃ i en inert atmosfære for å oppnå en silisiumkarbidsintret kropp med 98 % teoretisk tetthet. Denne metoden har generelt to tilnærminger: solid-state sintring og flytende-state sintring. Trykkløst solid-state sintret silisiumkarbid viser høy tetthet og renhet, og spesielt har det unik høy termisk ledningsevne og utmerket høytemperaturstyrke, noe som gjør det enkelt å behandle til store og kompleksformede keramiske enheter.

Trykkløse sintrede silisiumkarbidprodukter: (a) keramiske tetninger; (b) keramiske lagre; (c) skuddsikre plater

Når det gjelder bruksområder, er trykkløs sintring av SiC enkel å betjene, moderat kostnadseffektiv og egnet for masseproduksjon av keramiske deler av ulike former. Det er mye brukt i slitesterke og korrosjonsbestandige tetningsringer, glidelager, etc. Videre er trykkløs sintret silisiumkarbidkeramikk mye brukt i skuddsikker rustning, som for kjøretøy- og skipsbeskyttelse, samt sivile safer og pansrede lastebiler, på grunn av deres høye bruddhardhet, lavt mer spesifikke tyngdekraft, etter brudd og god tyngdekraft. Som et skuddsikkert rustningsmateriale viser det utmerket motstand mot flere støt, og dens samlede beskyttende effekt er overlegen vanlig silisiumkarbidkeramikk. Når den brukes i lett sylindrisk keramisk beskyttelsesrustning, kan bruddpunktet nå over 65 tonn, noe som viser betydelig bedre beskyttelsesytelse enn sylindrisk keramisk beskyttelsesrustning som bruker vanlig silisiumkarbidkeramikk.

3. Rekrystallisert sintret SiC-keramikk (R-SiC)

Rekrystalliseringssintring involverer graderte grove og fine SiC-partikler og høytemperaturbehandling. De fine partiklene fordamper og kondenserer ved halsen på de grove partiklene, og danner en brostruktur uten urenheter i korngrensene. Produktet har en porøsitet på 10-20 %, god varmeledningsevne og termisk støtmotstand, men lav styrke. Den har ingen volumkrymping og er egnet for porøse ovnsmøbler osv.

Rekrystalliseringssintringsteknologi har vakt stor oppmerksomhet fordi den ikke krever tilsetning av sintringshjelpemidler. Rekrystalliseringssintring er den vanligste metoden for fremstilling av ultrahøy renhet, storskala SiC keramiske enheter. Fremstillingsprosessen for rekrystallisert sintret SiC-keramikk (R-SiC) er som følger: grove og fine SiC-pulvere av forskjellige partikkelstørrelser blandes i en viss andel og tilberedes til grønne emner gjennom prosesser som slipestøping, støping og ekstrudering. Deretter avfyres de grønne emnene ved en høy temperatur på 2200 ~ 2450 ℃ under en inert atmosfære. Til slutt fordamper de fine partiklene gradvis til en gassfase og kondenserer ved kontaktpunktene med de grove partiklene, og danner R-SiC-keramikk.

R-SiC dannes ved høye temperaturer og har en hardhet nest etter diamant. Den beholder mange av de utmerkede egenskapene til SiC, som høy høytemperaturstyrke, sterk korrosjonsbestandighet, utmerket oksidasjonsmotstand og god termisk sjokkbestandighet. Derfor er det et ideelt kandidatmateriale for høytemperaturovnsmøbler, varmevekslere eller forbrenningsdyser. På romfarts- og militærområdet brukes omkrystallisert silisiumkarbid til å produsere strukturelle komponenter til romfartskjøretøyer, for eksempel motorer, halefinner og flykropper. På grunn av sine overlegne mekaniske egenskaper, korrosjonsmotstand og slagfasthet, kan den forbedre ytelsen og levetiden til romfartskjøretøyer.

Semicorex tilbyr skreddersyddeSiC-produkter. Hvis du har spørsmål eller trenger ytterligere detaljer, ikke nøl med å ta kontakt med oss.
Kontakt telefonnummer +86-13567891907
E-post: sales@semicorex.com