У шырокай галіне матэрыялазнаўства карбідкрэмніевая кераміка стала «ўлюбёнцам» многіх высокатэхналагічных галін дзякуючы сваім выдатным уласцівасцям, такім як высокая цвёрдасць, высокая трываласць, добрая тэрмічная стабільнасць і хімічная стабільнасць. Ад аэракасмічнай прамысловасці да вытворчасці паўправаднікоў, ад транспартных сродкаў новых энергетычных сістэм да прамысловага абсталявання карбідкрэмніевая кераміка адыгрывае незаменную ролю. У працэсе падрыхтоўкі карбідкрэмніевай керамікі метад спякання з'яўляецца ключавым фактарам, які вызначае яе ўласцівасці і дыяпазон прымянення. Сёння мы паглыбімся ў працэс спякання карбіду крэмнію і засяродзімся на вывучэнні унікальных пераваг рэакцыйнага спякання.карбідкрэмніевая кераміка.
Распаўсюджаныя метады спякання карбіду крэмнію
Існуюць розныя метады спякання карбіду крэмнію, кожны з якіх мае свае ўнікальныя прынцыпы і характарыстыкі.
1. Гарачае прэсаванне і спяканне: гэты метад спякання прадугледжвае памяшканне парашка карбіду крэмнію ў форму, прыкладанне пэўнага ціску падчас награвання для адначасовага завяршэння працэсаў фармавання і спякання. Гарачае прэсаванне дазваляе атрымаць шчыльную кераміку з карбіду крэмнію пры адносна нізкіх тэмпературах і за кароткі прамежак часу з дробным памерам зерня і добрымі механічнымі ўласцівасцямі. Аднак абсталяванне для гарачага прэсавання і спякання складанае, кошт формы высокі, патрабаванні да вытворчага працэсу строгія, і можна вырабляць толькі простыя фасонныя дэталі, што прыводзіць да нізкай эфектыўнасці вытворчасці, што ў пэўнай ступені абмяжоўвае яго шырокамаштабнае прымяненне.
2. Спяканне пры атмасферным ціску: Спяканне пры атмасферным ціску — гэта працэс ушчыльнення спякання карбіду крэмнію шляхам яго награвання да 2000-2150 ℃ пры атмасферным ціску і ўмовах інэртнай атмасферы з даданнем адпаведных спякальных дапаможных рэчываў. Ён падзяляецца на два працэсы: спяканне ў цвёрдай фазе і спяканне ў вадкай фазе. Спяканне ў цвёрдай фазе дазваляе дасягнуць высокай шчыльнасці карбіду крэмнію без шкляной фазы паміж крышталямі і выдатных механічных уласцівасцей пры высокіх тэмпературах; спяканне ў вадкай фазе мае перавагі ў выглядзе больш нізкай тэмпературы спякання, меншага памеру зерня, паляпшэння трываласці матэрыялу на выгіб і глейкасці разлому. Спяканне пры атмасферным ціску не мае абмежаванняў на форму і памер вырабу, нізкіх вытворчых выдаткаў і выдатных комплексных уласцівасцей матэрыялу, але тэмпература спякання высокая, а спажыванне энергіі высокае.
3. Рэакцыйнае спяканне: рэакцыйнае спяканне карбіду крэмнію ўпершыню было прапанавана П. Поперам у 1950-х гадах. Працэс уключае змешванне крыніцы вугляроду і парашка карбіду крэмнію, а таксама падрыхтоўку загатоўкі такімі метадамі, як ліццё пад ціскам, сухое прэсаванне або халоднае ізастатычнае прэсаванне. Затым загатоўка награваецца да тэмпературы вышэй за 1500 ℃ у вакууме або інэртнай атмасферы, прычым цвёрды крэмній плавіцца ў вадкі крэмній, які пранікае ў поры загатоўкі праз капілярны эфект. Вадкі крэмній або пары крэмнію ўступаюць у хімічную рэакцыю з вугляродам у загатоўцы, і атрыманы in situ β-SiC злучаецца з зыходнымі часціцамі SiC у загатоўцы, утвараючы рэакцыйна спяканыя керамічныя матэрыялы з карбіду крэмнію.
Перавагі рэакцыйнага спякання карбідкрэмніевай керамікі
У параўнанні з іншымі метадамі спякання, рэакцыйна спяканая карбідкрэмніевая кераміка мае шмат істотных пераваг:
1. Нізкая тэмпература спякання і кантраляваны кошт: тэмпература рэакцыйнага спякання звычайна ніжэйшая за атмасферную тэмпературу спякання, што значна зніжае спажыванне энергіі і патрабаванні да высокіх тэмператур для абсталявання для спякання. Ніжэйшая тэмпература спякання азначае больш нізкія выдаткі на абслугоўванне абсталявання і зніжэнне спажывання энергіі падчас вытворчага працэсу, што эфектыўна зніжае вытворчыя выдаткі. Гэта робіць рэакцыйна-спечаную карбід-крэмніевую кераміку значнай эканамічнай перавагай пры буйной вытворчасці.
2. Фармаванне амаль да памеру чыстага матэрыялу, падыходзіць для складаных канструкцый: падчас працэсу рэакцыйнага спякання матэрыял практычна не падвяргаецца ўсаджванню ў аб'ёме. Гэтая характарыстыка робіць яго асабліва прыдатным для вырабу буйных канструкцыйных кампанентаў складанай формы. Незалежна ад таго, ці гэта дакладныя механічныя кампаненты, ці буйныя кампаненты прамысловага абсталявання, рэакцыйна-спечаная карбідкрэмніевая кераміка можа дакладна задаволіць патрабаванні канструкцыі, скараціць наступныя этапы апрацоўкі, павысіць эфектыўнасць вытворчасці, а таксама знізіць страты матэрыялу і павелічэнне выдаткаў, выкліканыя апрацоўкай.
3. Высокая ступень ушчыльнення матэрыялу: шляхам разумнага кантролю ўмоў рэакцыі, рэакцыйнае спяканне можа дасягнуць высокай ступені ўшчыльнення карбідкрэмніевай керамікі. Шчыльная структура надае матэрыялу выдатныя механічныя ўласцівасці, такія як высокая трываласць на выгіб і сціск, што дазваляе яму захоўваць структурную цэласнасць пры значных знешніх сілах. У той жа час, шчыльная структура таксама павышае зносаўстойлівасць і каразійную стойкасць матэрыялу, дазваляючы яму стабільна працаваць у жорсткіх умовах эксплуатацыі і падаўжаючы тэрмін яго службы.
4. Добрая хімічная стабільнасць: Рэакцыйна спечаная карбід-крэмніевая кераміка мае выдатную ўстойлівасць да моцных кіслот і расплаўленых металаў. У такіх галінах прамысловасці, як хімічная і металургічная, абсталяванне часта кантактуе з рознымі агрэсіўнымі асяроддзямі. Рэакцыйна спечаная карбід-крэмніевая кераміка можа эфектыўна супрацьстаяць эрозіі гэтых асяроддзяў, забяспечваць нармальную працу абсталявання, зніжаць выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне і замену, а таксама паляпшаць бесперапыннасць і стабільнасць вытворчасці.
Шырока ўжываецца ў розных галінах
Дзякуючы гэтым перавагам, рэакцыйна спечаная карбідкрэмніевая кераміка шырока выкарыстоўваецца ў многіх галінах. У галіне абсталявання для высокатэмпературных печаў яна можа вытрымліваць высокія тэмпературы і забяспечваць эфектыўную працу печаў; у цеплаабменніках яе выдатная цеплаправоднасць і каразійная ўстойлівасць робяць ідэальным матэрыялам; у абсталяванні для аховы навакольнага асяроддзя, такім як фарсункі для дэсульфурызацыі, яна можа супрацьстаяць эрозіі каразійных асяроддзяў і забяспечваць доўгатэрміновую стабільную працу абсталявання. Акрамя таго, рэакцыйна спечаная карбідкрэмніевая кераміка таксама адыгрывае важную ролю ў такіх высакаякасных галінах, як фотаэлектрыка і аэракасмічная прамысловасць.
Рэакцыйна спечаная карбід-крэмніевая кераміка займае важнае месца ў сямействе карбід-крэмніевай керамікі дзякуючы сваім унікальным перавагам. З пастаянным развіццём тэхналогій і пастаяннай аптымізацыяй працэсаў лічыцца, што рэакцыйна спечаная карбід-крэмніевая кераміка прадэманструе свае выдатныя характарыстыкі ў большай колькасці абласцей, забяспечваючы моцную матэрыяльную падтрымку для развіцця розных галін прамысловасці.
Час публікацыі: 13 чэрвеня 2025 г.