In die uitgebreide veld van materiaalwetenskap het silikonkarbied-keramiek die "liefling" van baie hoëtegnologie-velde geword as gevolg van hul uitstekende eienskappe soos hoë hardheid, hoë sterkte, goeie termiese stabiliteit en chemiese stabiliteit. Van lugvaart tot halfgeleiervervaardiging, van nuwe energievoertuie tot industriële masjinerie, speel silikonkarbied-keramiek 'n onontbeerlike rol. In die voorbereidingsproses van silikonkarbied-keramiek is die sintermetode die sleutelfaktor wat die eienskappe en toepassingsreeks daarvan bepaal. Vandag sal ons die sinterproses van silikonkarbied ondersoek en fokus op die verkenning van die unieke voordele van reaksiegesinterde ...silikonkarbied keramiek.
Algemene sintermetodes vir silikonkarbied
Daar is verskeie sintermetodes vir silikonkarbied, elk met sy eie unieke beginsels en eienskappe.
1. Warmpersintering: Hierdie sintermetode behels die plasing van silikonkarbiedpoeier in 'n vorm, die toepassing van 'n sekere druk terwyl dit verhit word, om die vorm- en sinterprosesse gelyktydig te voltooi. Warmpersintering kan digte silikonkarbiedkeramiek by relatief lae temperature en in 'n kort tydperk verkry, met fyn korrelgrootte en goeie meganiese eienskappe. Die warmpers-sintertoerusting is egter kompleks, die vormkoste is hoog, die produksieprosesvereistes is streng, en slegs eenvoudige gevormde onderdele kan voorberei word, wat lei tot lae produksiedoeltreffendheid, wat die grootskaalse toepassing daarvan tot 'n mate beperk.
2. Atmosferiese druk sintering: Atmosferiese druk sintering is die proses van verdigtingsintering van silikonkarbied deur dit te verhit tot 2000-2150 ℃ onder atmosferiese druk en inerte atmosferiese toestande, deur toepaslike sinteringshulpmiddels by te voeg. Dit word in twee prosesse verdeel: vastetoestand sintering en vloeistoffase sintering. Vastefase sintering kan 'n hoë digtheid van silikonkarbied bereik, sonder 'n glasfase tussen kristalle, en uitstekende hoë-temperatuur meganiese eienskappe; Vloeibare fase sintering het die voordele van laer sinteringstemperatuur, kleiner korrelgrootte, en verbeterde materiaalbuigsterkte en breuktaaiheid. Atmosferiese druk sintering het geen beperkings op produkvorm en -grootte, lae produksiekoste en uitstekende omvattende materiaaleienskappe nie, maar die sinteringstemperatuur is hoog en die energieverbruik is hoog.
3. Reaksie-sintering: Reaksie-gesinterde silikonkarbied is die eerste keer deur P. Popper in die 1950's voorgestel. Die proses behels die vermenging van koolstofbron en silikonkarbiedpoeier, en die voorbereiding van die groen liggaam deur metodes soos spuitgiet, droë persing of koue isostatiese persing. Dan word die billet verhit tot bo 1500 ℃ onder vakuum of inerte atmosfeer, waarna die vaste silikon in vloeibare silikon smelt, wat die billet wat porieë bevat, deur kapillêre werking infiltreer. Vloeibare silikon of silikondamp ondergaan 'n chemiese reaksie met C in die groen liggaam, en die in-situ gegenereerde β-SiC kombineer met die oorspronklike SiC-deeltjies in die groen liggaam om reaksie-gesinterde silikonkarbied-keramiekmateriale te vorm.
Voordele van Reaksie-sintering van silikonkarbiedkeramiek
In vergelyking met ander sintermetodes, het reaksiegesinterde silikonkarbiedkeramiek baie belangrike voordele:
1. Lae sintertemperatuur en beheerbare koste: Die reaksiesintertemperatuur is gewoonlik laer as die atmosferiese sintertemperatuur, wat die energieverbruik en die hoëtemperatuurprestasievereistes vir sintertoerusting aansienlik verminder. 'n Laer sintertemperatuur beteken laer onderhoudskoste vir die toerusting en verminderde energieverbruik tydens die produksieproses, wat produksiekoste effektief verminder. Dit maak dat reaksiegesinterde silikonkarbiedkeramiek beduidende ekonomiese voordele in grootskaalse produksie het.
2. Vorming van byna netto grootte, geskik vir komplekse strukture: Tydens die reaksiesinterproses ondergaan die materiaal skaars volumekrimping. Hierdie eienskap maak dit veral geskik vir die voorbereiding van groot, kompleks gevormde strukturele komponente. Of dit nou presisie meganiese komponente of groot industriële toerustingkomponente is, reaksiegesinterde silikonkarbied keramiek kan akkuraat aan ontwerpvereistes voldoen, daaropvolgende verwerkingsstappe verminder, produksiedoeltreffendheid verbeter, en ook materiaalverlies en kosteverhogings wat deur verwerking veroorsaak word, verminder.
3. Hoë mate van materiaalverdigting: Deur die reaksietoestande redelik te beheer, kan reaksiesintering 'n hoë mate van verdigting van silikonkarbiedkeramiek bereik. Die digte struktuur gee die materiaal uitstekende meganiese eienskappe, soos hoë buigsterkte en druksterkte, wat dit in staat stel om strukturele integriteit onder beduidende eksterne kragte te handhaaf. Terselfdertyd verbeter die digte struktuur ook die slytasie- en korrosiebestandheid van die materiaal, wat dit in staat stel om stabiel in strawwe werksomgewings te werk en sy lewensduur te verleng.
4. Goeie chemiese stabiliteit: Reaksiegesinterde silikonkarbiedkeramiek het uitstekende weerstand teen sterk sure en gesmelte metale. In nywerhede soos chemiese en metallurgiese industrieë moet toerusting dikwels in aanraking kom met verskeie korrosiewe media. Reaksiegesinterde silikonkarbiedkeramiek kan die erosie van hierdie media effektief weerstaan, die normale werking van toerusting verseker, onderhouds- en vervangingskoste verminder, en produksiekontinuïteit en stabiliteit verbeter.
Wyd toepaslik in verskeie velde
Met hierdie voordele word reaksiegesinterde silikonkarbiedkeramiek wyd gebruik in baie velde. In die veld van hoëtemperatuur-oondtoerusting kan dit hoëtemperatuuromgewings weerstaan en die doeltreffende werking van oonde verseker; in hitteruilers maak hul uitstekende termiese geleidingsvermoë en korrosieweerstand hulle 'n ideale materiaalkeuse; in omgewingsbeskermingstoerusting soos ontswavelingsspuitstukke kan dit die erosie van korrosiewe media weerstaan en die langtermyn stabiele werking van die toerusting verseker. Daarbenewens speel reaksiegesinterde silikonkarbiedkeramiek ook 'n belangrike rol in hoë-end velde soos fotovoltaïese en lugvaart.
Reaksiegesinterde silikonkarbiedkeramiek beklee 'n belangrike posisie in die silikonkarbiedkeramiekfamilie as gevolg van hul unieke voordele. Met die voortdurende vooruitgang van tegnologie en die voortdurende optimalisering van prosesse, word geglo dat reaksiegesinterde silikonkarbiedkeramiek hul uitstekende prestasie in meer velde sal demonstreer en sterk materiaalondersteuning vir die ontwikkeling van verskeie nywerhede sal bied.
Plasingstyd: 13 Junie 2025