Cerámica de carburo de silicio (SiC)convertéronse no material central no campo da cerámica estrutural de alta temperatura debido ao seu baixo coeficiente de expansión térmica, alta condutividade térmica, alta dureza e excelente estabilidade térmica e química. Úsanse amplamente en campos clave como a industria aeroespacial, a enerxía nuclear, o exército e os semicondutores.
Non obstante, as ligazóns covalentes extremadamente fortes e o baixo coeficiente de difusión do SiC dificultan a súa densificación. Con este fin, a industria desenvolveu diversas tecnoloxías de sinterización, e as cerámicas de SiC preparadas por diferentes tecnoloxías presentan diferenzas significativas na microestrutura, as propiedades e os escenarios de aplicación. Aquí tes unha análise das características principais de cinco cerámicas de carburo de silicio principais.
1. Cerámica de SiC non sinterizada a presión (S-SiC)
Vantaxes principais: axeitado para múltiples procesos de moldeo, baixo custo, sen limitacións de forma nin tamaño, é o método de sinterización máis sinxelo para lograr a produción en masa. Engadindo boro e carbono a β-SiC que contén trazas de osíxeno e sinterizándoo nunha atmosfera inerte a uns 2000 ℃, pódese obter un corpo sinterizado cunha densidade teórica do 98 %. Hai dous procesos: fase sólida e fase líquida. O primeiro ten maior densidade e pureza, así como alta condutividade térmica e resistencia a altas temperaturas.
Aplicacións típicas: produción en masa de aneis de selado e rolamentos deslizantes resistentes ao desgaste e á corrosión; debido á súa alta dureza, baixa gravidade específica e bo rendemento balístico, úsase amplamente como blindaxe a proba de balas para vehículos e barcos, así como para protexer caixas fortes civís e vehículos de transporte de diñeiro. A súa resistencia a múltiples impactos é superior á cerámica de SiC ordinaria, e o punto de fractura da blindaxe protectora lixeira cilíndrica pode alcanzar máis de 65 toneladas.
2. Cerámica de SiC sinterizada por reacción (RB SiC)
Vantaxes principais: Excelente rendemento mecánico, alta resistencia, resistencia á corrosión e resistencia á oxidación; baixa temperatura e custo de sinterización, capaz de formar un tamaño case neto. O proceso implica mesturar unha fonte de carbono con po de SiC para producir un lingote. A altas temperaturas, o silicio fundido infíltrase no lingote e reacciona co carbono para formar β-SiC, que se combina co α-SiC orixinal e enche os poros. O cambio de tamaño durante a sinterización é pequeno, o que o fai axeitado para a produción industrial de produtos con formas complexas.
Aplicacións típicas: equipos de forno de alta temperatura, tubos radiantes, intercambiadores de calor, boquillas de desulfuración; Debido ao seu baixo coeficiente de expansión térmica, alto módulo elástico e características de formación case neta, converteuse nun material ideal para reflectores espaciais; Tamén pode substituír o vidro de cuarzo como soporte para tubos electrónicos e equipos de fabricación de chips semicondutores.
3. Cerámica de SiC sinterizada prensada en quente (HP SiC)
Vantaxe principal: Sinterización síncrona a alta temperatura e alta presión, o po está nun estado termoplástico, o que favorece o proceso de transferencia de masa. Pode producir produtos con grans finos, alta densidade e boas propiedades mecánicas a temperaturas máis baixas e nun tempo máis curto, e pode alcanzar unha densidade completa e un estado de sinterización case puro.
Aplicación típica: Empregados orixinalmente como chalecos antibalas para os membros da tripulación de helicópteros estadounidenses durante a guerra de Vietnam, o mercado dos blindaxes foi substituído polo carburo de boro prensado en quente; na actualidade, úsase principalmente en escenarios de alto valor engadido, como campos con requisitos extremadamente altos de control da composición, pureza e densificación, así como campos da industria nuclear e resistente ao desgaste.
4. Cerámica de SiC recristalizada (R-SiC)
Vantaxe principal: Non é necesario engadir axentes de sinterización, é un método común para preparar dispositivos de SiC de gran pureza e de gran tamaño. O proceso implica mesturar pos de SiC grosos e finos en proporción e formalos, sinterizándoos nunha atmosfera inerte a 2200~2450 ℃. As partículas finas evapóranse e condénsanse no contacto entre as partículas grosas para formar cerámica, cunha dureza só superada polo diamante. O SiC mantén unha alta resistencia a altas temperaturas, resistencia á corrosión, resistencia á oxidación e resistencia ao choque térmico.
Aplicacións típicas: mobles de forno de alta temperatura, intercambiadores de calor, boquillas de combustión; Nos campos aeroespacial e militar, úsase para fabricar compoñentes estruturais de naves espaciais como motores, aletas traseiras e fuselaxe, o que pode mellorar o rendemento e a vida útil dos equipos.
5. Cerámica de SiC infiltrada en silicio (SiSiC)
Vantaxes principais: Moi axeitado para a produción industrial, con curto tempo de sinterización, baixa temperatura, totalmente denso e non deformado, composto por matriz de SiC e fase de Si infiltrada, dividido en dous procesos: infiltración líquida e infiltración de gas. Esta última ten un custo máis elevado pero unha mellor densidade e uniformidade do silicio libre.
Aplicacións típicas: baixa porosidade, boa hermeticidade e baixa resistencia que favorecen a eliminación da electricidade estática, axeitado para producir pezas grandes, complexas ou ocas, amplamente utilizado en equipos de procesamento de semicondutores; Debido ao seu alto módulo elástico, peso lixeiro, alta resistencia e excelente hermeticidade, é o material de alto rendemento preferido no campo aeroespacial, que pode soportar cargas en ambientes espaciais e garantir a precisión e a seguridade dos equipos.
Data de publicación: 02-09-2025