Նյութագիտության լայն ոլորտում սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան դարձել է բազմաթիվ բարձր տեխնոլոգիական ոլորտների «սիրուհին»՝ շնորհիվ իրենց գերազանց հատկությունների, ինչպիսիք են բարձր կարծրությունը, բարձր ամրությունը, լավ ջերմային կայունությունը և քիմիական կայունությունը: Ավիատիեզերքից մինչև կիսահաղորդչային արտադրություն, նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցներից մինչև արդյունաբերական մեքենաներ, սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան անփոխարինելի դեր է խաղում: Սիլիցիումի կարբիդային կերամիկայի պատրաստման գործընթացում սինտերացման մեթոդը հիմնական գործոնն է, որը որոշում է դրա հատկությունները և կիրառման շրջանակը: Այսօր մենք կխորանանք սիլիցիումի կարբիդի սինտերացման գործընթացում և կկենտրոնանանք ռեակցիայի սինտերացման եզակի առավելությունների ուսումնասիրության վրա:սիլիցիումի կարբիդային կերամիկա:
Սիլիցիումի կարբիդի համար սինտերացման ընդհանուր մեթոդներ
Սիլիցիումի կարբիդի համար կան տարբեր սինտերացման մեթոդներ, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր յուրահատուկ սկզբունքներն ու բնութագրերը:
1. Տաք սեղմման սինտերացում. Այս սինտերացման մեթոդը ներառում է սիլիցիումի կարբիդի փոշին կաղապարի մեջ տեղադրելը, որոշակի ճնշում կիրառելը տաքացման ընթացքում՝ ձուլման և սինտերացման գործընթացները միաժամանակ ավարտելու համար: Տաք սեղմման սինտերացումը կարող է ստանալ խիտ սիլիցիումի կարբիդային կերամիկա համեմատաբար ցածր ջերմաստիճաններում և կարճ ժամանակահատվածում, մանր հատիկների չափսերով և լավ մեխանիկական հատկություններով: Այնուամենայնիվ, տաք սեղմման սինտերացման սարքավորումները բարդ են, կաղապարի արժեքը բարձր է, արտադրական գործընթացի պահանջները խիստ են, և կարելի է պատրաստել միայն պարզ ձևավորված մասեր, ինչը հանգեցնում է ցածր արտադրական արդյունավետության, ինչը որոշ չափով սահմանափակում է դրա լայնածավալ կիրառումը:
2. Մթնոլորտային ճնշման սինտերացում. Մթնոլորտային ճնշման սինտերացումը սիլիցիումի կարբիդի խտացման սինտերացման գործընթաց է՝ այն տաքացնելով մինչև 2000-2150 ℃ ջերմաստիճան մթնոլորտային ճնշման և իներտ մթնոլորտի պայմաններում՝ ավելացնելով համապատասխան սինտերացման օժանդակ նյութեր: Այն բաժանված է երկու գործընթացի՝ պինդ վիճակում սինտերացում և հեղուկ փուլային սինտերացում: Պինդ փուլային սինտերացումը կարող է ապահովել սիլիցիումի կարբիդի բարձր խտություն՝ առանց բյուրեղների միջև ապակե փուլի, և գերազանց բարձր ջերմաստիճանային մեխանիկական հատկություններով. Հեղուկ փուլային սինտերացումն ունի ցածր սինտերացման ջերմաստիճանի, փոքր հատիկների չափի և նյութի ծռման ամրության և կոտրման դիմադրության բարելավման առավելություններ: Մթնոլորտային ճնշման սինտերացումը սահմանափակումներ չունի արտադրանքի ձևի և չափի, ցածր արտադրական ծախսերի և գերազանց համապարփակ նյութական հատկությունների վրա, սակայն սինտերացման ջերմաստիճանը բարձր է, և էներգիայի սպառումը բարձր է:
3. Ռեակցիոն սինտերացում. Ռեակցիոն սինտերացված սիլիցիումի կարբիդն առաջին անգամ առաջարկվել է Պ. Փոփերի կողմից 1950-ական թվականներին: Գործընթացը ներառում է ածխածնի աղբյուրի և սիլիցիումի կարբիդի փոշու խառնումը և կանաչ մարմնի պատրաստումը այնպիսի մեթոդներով, ինչպիսիք են ներարկման ձուլումը, չոր սեղմումը կամ սառը իզոստատիկ սեղմումը: Այնուհետև, կտորը տաքացվում է մինչև 1500 ℃-ից բարձր ջերմաստիճան վակուումի կամ իներտ մթնոլորտի տակ, որի դեպքում պինդ սիլիցիումը հալվում է հեղուկ սիլիցիումի, որը մազանոթային գործողության միջոցով ներթափանցում է կտոր պարունակող ծակոտիները: Հեղուկ սիլիցիումը կամ սիլիցիումի գոլորշին քիմիական ռեակցիայի է ենթարկվում կանաչ մարմնում C-ի հետ, և տեղում առաջացած β-SiC-ն միանում է կանաչ մարմնում առկա սկզբնական SiC մասնիկների հետ՝ առաջացնելով ռեակցիայի միջոցով սինտերացված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկական նյութեր:
Սիլիցիումի կարբիդային կերամիկայի ռեակցիայի սինթերացման առավելությունները
Համեմատած այլ սինտերացման մեթոդների հետ, ռեակցիայի միջոցով սինտերացված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան ունի բազմաթիվ նշանակալի առավելություններ.
1. Ցածր սինտերացման ջերմաստիճան և կառավարելի ծախս. Ռեակցիոն սինտերացման ջերմաստիճանը սովորաբար ցածր է մթնոլորտային սինտերացման ջերմաստիճանից, ինչը զգալիորեն նվազեցնում է էներգիայի սպառումը և սինտերացման սարքավորումների բարձր ջերմաստիճանային կատարողականության պահանջները: Ավելի ցածր սինտերացման ջերմաստիճանը նշանակում է սարքավորումների սպասարկման ավելի ցածր ծախսեր և արտադրության ընթացքում էներգիայի սպառման կրճատում, ինչը արդյունավետորեն նվազեցնում է արտադրական ծախսերը: Սա ռեակցիայի սինտերացված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան դարձնում է զգալի տնտեսական առավելություններ մեծածավալ արտադրության մեջ:
2. Մոտավոր զուտ չափի ձևավորում, հարմար է բարդ կառուցվածքների համար. Ռեակցիոն սինտերացման գործընթացի ընթացքում նյութը գրեթե չի ենթարկվում ծավալային կծկման: Այս բնութագիրը այն հատկապես հարմար է դարձնում մեծ չափի, բարդ ձևի կառուցվածքային բաղադրիչներ պատրաստելու համար: Անկախ նրանից, թե դա ճշգրիտ մեխանիկական բաղադրիչներ են, թե խոշոր արդյունաբերական սարքավորումների բաղադրիչներ, ռեակցիայով սինտերացված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան կարող է ճշգրտորեն բավարարել նախագծային պահանջները, կրճատել հետագա մշակման քայլերը, բարելավել արտադրության արդյունավետությունը, ինչպես նաև նվազեցնել նյութերի կորուստը և մշակման հետևանքով առաջացած ծախսերի աճը:
3. Նյութի խտության բարձր աստիճան. Ռեակցիայի պայմանները ողջամտորեն վերահսկելով՝ ռեակցիայի սինտերացումը կարող է հասնել սիլիցիումի կարբիդային կերամիկայի խտության բարձր աստիճանի: Խիտ կառուցվածքը նյութին օժտում է գերազանց մեխանիկական հատկություններով, ինչպիսիք են բարձր ծռման ամրությունը և սեղմման ամրությունը, թույլ տալով պահպանել կառուցվածքային ամբողջականությունը զգալի արտաքին ուժերի ազդեցության տակ: Միևնույն ժամանակ, խիտ կառուցվածքը նաև բարելավում է նյութի մաշվածության և կոռոզիայի դիմադրությունը, թույլ տալով այն կայուն աշխատել կոշտ աշխատանքային միջավայրերում և երկարացնելով իր ծառայության ժամկետը:
4. Լավ քիմիական կայունություն. Ռեակցիոն սինթեզված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան գերազանց դիմադրողականություն ունի ուժեղ թթուների և հալված մետաղների նկատմամբ: Քիմիական և մետալուրգիական արդյունաբերություններում սարքավորումները հաճախ անհրաժեշտություն են ունենում շփվելու տարբեր քայքայիչ միջավայրերի հետ: Ռեակցիոն սինթեզված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան կարող է արդյունավետորեն դիմակայել այդ միջավայրերի էրոզիային, ապահովել սարքավորումների բնականոն գործունեությունը, նվազեցնել սպասարկման և փոխարինման ծախսերը և բարելավել արտադրության շարունակականությունն ու կայունությունը:
Լայնորեն կիրառելի է տարբեր ոլորտներում
Այս առավելությունների շնորհիվ, ռեակցիայի միջոցով սինթեզված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան լայնորեն կիրառվում է բազմաթիվ ոլորտներում: Բարձր ջերմաստիճանի վառարանների սարքավորումների ոլորտում այն կարող է դիմակայել բարձր ջերմաստիճանային միջավայրերին և ապահովել վառարանների արդյունավետ աշխատանքը. ջերմափոխանակիչներում դրանց գերազանց ջերմահաղորդականությունը և կոռոզիոն դիմադրությունը դրանք դարձնում են իդեալական նյութական ընտրություն. շրջակա միջավայրի պաշտպանության սարքավորումներում, ինչպիսիք են ծծմբազերծման ծայրակալները, այն կարող է դիմակայել կոռոզիոն միջավայրի էրոզիային և ապահովել սարքավորումների երկարատև կայուն աշխատանքը: Բացի այդ, ռեակցիայի միջոցով սինթեզված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան կարևոր դեր է խաղում նաև բարձրակարգ ոլորտներում, ինչպիսիք են ֆոտովոլտային և ավիատիեզերական արդյունաբերությունը:
Ռեակցիոն սինթեզված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան կարևոր տեղ է զբաղեցնում սիլիցիումի կարբիդային կերամիկայում՝ իր եզակի առավելությունների շնորհիվ: Տեխնոլոգիայի շարունակական զարգացման և գործընթացների շարունակական օպտիմալացման շնորհիվ, կարծում են, որ ռեակցիային սինթեզված սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան կցուցադրի իր գերազանց կատարողականը ավելի շատ ոլորտներում՝ ապահովելով ամուր նյութական աջակցություն տարբեր արդյունաբերությունների զարգացմանը:
Հրապարակման ժամանակը. Հունիս-13-2025