A «técnica de clonación» das cerámicas de carburo de silicio: análise de cinco tipos principais

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.

pezas resistentes ao desgaste de carburo de silicio

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
Chat en liña de WhatsApp!