Í víðfeðmu sviði efnisfræði hefur kísilkarbíðkeramik orðið „ástfangið“ í mörgum hátæknigreinum vegna framúrskarandi eiginleika eins og mikillar hörku, mikils styrks, góðs hitastöðugleika og efnafræðilegs stöðugleika. Frá geimferðum til framleiðslu á hálfleiðurum, frá nýjum orkutækjum til iðnaðarvéla, gegnir kísilkarbíðkeramik ómissandi hlutverki. Í framleiðsluferli kísilkarbíðkeramiksins er sintunaraðferðin lykilþátturinn sem ákvarðar eiginleika þess og notkunarsvið. Í dag munum við kafa djúpt í sintunarferli kísilkarbíðs og einbeita okkur að því að kanna einstaka kosti viðbragðssintraðs.kísilkarbíð keramik.
Algengar sintunaraðferðir fyrir kísilkarbíð
Til eru ýmsar aðferðir við sintrun kísilkarbíðs, hver með sínar einstöku meginreglur og eiginleika.
1. Heitpressun sintrunar: Þessi sintrunaraðferð felur í sér að setja kísilkarbíðduft í mót, beita ákveðnum þrýstingi á meðan það hitnar, til að ljúka mótun og sintrunarferlinu samtímis. Með heitpressun sintrunar er hægt að fá þétt kísilkarbíðkeramik við tiltölulega lágt hitastig og á stuttum tíma, með fínni kornastærð og góðum vélrænum eiginleikum. Hins vegar er heitpressunarbúnaðurinn flókinn, mótkostnaðurinn hár, kröfur um framleiðsluferlið strangar og aðeins er hægt að framleiða einfalda lagaða hluta, sem leiðir til lítillar framleiðsluhagkvæmni, sem að einhverju leyti takmarkar notkun þess í stórum stíl.
2. Sintun við andrúmsloftsþrýsting: Sintun við andrúmsloftsþrýsting er ferlið við þéttingarsintrun kísillkarbíðs með því að hita það upp í 2000-2150 ℃ við andrúmsloftsþrýsting og óvirkar aðstæður, með því að bæta við viðeigandi sintunarhjálparefnum. Það skiptist í tvö ferli: fastfasasintrun og vökvafasasintrun. Fastfasasintrun getur náð mikilli þéttleika kísillkarbíðs, án glerfasa milli kristalla og framúrskarandi vélrænum eiginleikum við háan hita; Vökvafasasintrun hefur kosti eins og lægri sintunarhita, minni kornastærð og bættan beygjustyrk efnisins og brotþol. Sintun við andrúmsloftsþrýsting hefur engar takmarkanir á lögun og stærð vörunnar, lágan framleiðslukostnað og framúrskarandi alhliða efniseiginleika, en sintunarhitastigið er hátt og orkunotkunin mikil.
3. Viðbragðssintrun: P. Popper lagði fyrst til viðbragðssintrað kísilkarbíð á sjötta áratug síðustu aldar. Ferlið felur í sér að blanda saman kolefnisgjafa og kísilkarbíðdufti og undirbúa græna hlutann með aðferðum eins og sprautumótun, þurrpressun eða kaldri ísóstatískri pressun. Síðan er efnisstöngin hituð upp í yfir 1500 ℃ undir lofttæmi eða óvirku andrúmslofti, þar sem fasti kísillinn bráðnar í fljótandi kísil, sem síast inn í efnisstöngina sem inniheldur svigrúm með háræðavirkni. Fljótandi kísill eða kísingufa gengst undir efnahvarf við C í græna hlutnum, og β-SiC sem myndast á staðnum sameinast upprunalegu SiC ögnunum í græna hlutnum til að mynda viðbragðssintrað kísilkarbíð keramikefni.
Kostir viðbrögðssintrunar kísilkarbíðkeramik
Í samanburði við aðrar sintrunaraðferðir hefur hvarfsintrað kísilkarbíðkeramik marga verulega kosti:
1. Lágt sintrunarhitastig og stjórnanlegur kostnaður: Viðbragðssintrunarhitastigið er venjulega lægra en andrúmsloftssintrunarhitastigið, sem dregur verulega úr orkunotkun og kröfum um háhitastig fyrir sintrunarbúnað. Lægra sintrunarhitastig þýðir lægri viðhaldskostnað fyrir búnaðinn og minni orkunotkun í framleiðsluferlinu, sem dregur verulega úr framleiðslukostnaði. Þetta gerir viðbragðssintraða kísilkarbíðkeramik að verulegum efnahagslegum kostum í stórfelldri framleiðslu.
2. Mótun nærri nettóstærð, hentugur fyrir flóknar mannvirki: Við hvarfsintrun gengst efnið varla undir rúmmálsrýrnun. Þessi eiginleiki gerir það sérstaklega hentugt til að framleiða stóra, flókna lögun burðarvirkja. Hvort sem um er að ræða nákvæma vélræna íhluti eða stóra íhluti iðnaðarbúnaðar, getur hvarfsintrað kísilkarbíðkeramik uppfyllt nákvæmlega hönnunarkröfur, dregið úr síðari vinnsluskrefum, bætt framleiðsluhagkvæmni og einnig dregið úr efnistapi og kostnaðaraukningu vegna vinnslu.
3. Mikil þétting efnis: Með því að stjórna viðbragðsskilyrðum á sanngjarnan hátt er hægt að ná fram mikilli þéttingu kísilkarbíðkeramiksins með viðbragðssintrun. Þétt uppbygging gefur efninu framúrskarandi vélræna eiginleika, svo sem mikinn beygjustyrk og þjöppunarstyrk, sem gerir því kleift að viðhalda byggingarheilleika undir miklum ytri öflum. Á sama tíma eykur þétt uppbyggingin einnig slitþol og tæringarþol efnisins, sem gerir því kleift að starfa stöðugt í erfiðu vinnuumhverfi og lengir endingartíma þess.
4. Góður efnafræðilegur stöðugleiki: Viðbragðssintrað kísilkarbíðkeramik hefur framúrskarandi mótstöðu gegn sterkum sýrum og bráðnum málmum. Í iðnaði eins og efna- og málmvinnslu þarf búnaður oft að komast í snertingu við ýmis ætandi efni. Viðbragðssintrað kísilkarbíðkeramik getur á áhrifaríkan hátt staðist rof þessara miðla, tryggt eðlilegan rekstur búnaðar, dregið úr viðhalds- og endurnýjunarkostnaði og bætt framleiðslusamfellu og stöðugleika.
Víða nothæft á ýmsum sviðum
Með þessum kostum hefur hvarfsintrað kísilkarbíðkeramik verið mikið notað á mörgum sviðum. Í búnaði fyrir háhitaofna þolir það hátt hitastigsumhverfi og tryggir skilvirkan rekstur ofnanna; Í varmaskiptarum gerir framúrskarandi varmaleiðni og tæringarþol það að kjörnum efnisvalkosti; Í umhverfisverndarbúnaði eins og afbrennisteinsstútum getur það staðist rof ætandi miðils og tryggt langtíma stöðugan rekstur búnaðarins. Að auki gegnir hvarfsintrað kísilkarbíðkeramik einnig mikilvægu hlutverki á háþróuðum sviðum eins og sólarorku og geimferðum.
Viðbragðssintrað kísilkarbíðkeramik gegnir mikilvægu hlutverki í kísilkarbíðkeramikfjölskyldunni vegna einstakra kosta sinna. Með sífelldum tækniframförum og stöðugri hagræðingu ferla er talið að viðbragðssintrað kísilkarbíðkeramik muni sýna framúrskarandi árangur sinn á fleiri sviðum og veita sterkan efnislegan stuðning við þróun ýmissa atvinnugreina.
Birtingartími: 13. júní 2025