Материалтану ғылымының кең саласында кремний карбидті керамика жоғары қаттылық, жоғары беріктік, жақсы термиялық тұрақтылық және химиялық тұрақтылық сияқты тамаша қасиеттерінің арқасында көптеген жоғары технологиялық өрістердің «сүйіктісіне» айналды. Аэроғарыштан жартылай өткізгіштерді өндіруге, жаңа энергетикалық көліктерден өнеркәсіптік машиналарға дейін кремний карбиді керамика таптырмас рөл атқарады. Кремний карбиді керамикасын дайындау процесінде агломерация әдісі оның қасиеттері мен қолдану аясын анықтайтын негізгі фактор болып табылады. Бүгін біз кремний карбидін агломерациялау процесін қарастырамыз және реакция агломерациясының бірегей артықшылықтарын зерттеуге назар аударамыз.кремний карбидті керамика.
Кремний карбидін агломерациялаудың жалпы әдістері
Кремний карбиді үшін агломерациялаудың әртүрлі әдістері бар, олардың әрқайсысының өзіндік бірегей принциптері мен сипаттамалары бар.
1. Ыстық престеу агломерациялау: Бұл агломерациялық әдіс кремний карбиді ұнтағын қалыпқа салуды, қыздыру кезінде белгілі бір қысымды қолдануды, қалыптау және агломерациялау процестерін бір уақытта аяқтауды қамтиды. Ыстық престеу агломерациясы салыстырмалы түрде төмен температурада және қысқа мерзімде, ұсақ түйіршіктері мен жақсы механикалық қасиеттері бар тығыз кремний карбидті керамика алуға болады. Дегенмен, ыстық престеу агломерациялық жабдық күрделі, қалып құны жоғары, өндіріс процесінің талаптары қатаң және тек қарапайым пішінді бөлшектерді дайындауға болады, нәтижесінде өндіріс тиімділігі төмен, бұл белгілі бір дәрежеде оның кең ауқымды қолданылуын шектейді.
2. Атмосфералық қысымды агломерациялау: Атмосфералық қысымды агломерациялау – кремний карбидін атмосфералық қысымда және инертті атмосфера жағдайында 2000-2150 ℃ дейін қыздыру арқылы, тиісті агломерациялық құралдарды қосу арқылы тығыздау процесі. Ол екі процеске бөлінеді: қатты күйдегі агломерация және сұйық фазалық агломерация. Қатты фазалық агломерация кремний карбидінің жоғары тығыздығына қол жеткізе алады, кристалдар арасында шыны фазасы жоқ және тамаша жоғары температура механикалық қасиеттері; Сұйық фазалық агломерацияның төменгі агломерация температурасының, түйіршік мөлшерінің кішіректігінің және материалдың иілу беріктігі мен сыну беріктігінің артықшылықтары бар. Атмосфералық қысымды агломерацияда өнімнің пішіні мен өлшеміне, өндірістің төмен құнына және тамаша кешенді материал қасиеттеріне ешқандай шектеулер жоқ, бірақ агломерация температурасы жоғары және энергия шығыны жоғары.
3. Реакциялық агломерация: Реакциялық агломерацияланған кремний карбиді алғаш рет 1950 жылдары П.Поппер ұсынған. Процесс көміртегі көзі мен кремний карбиді ұнтағын араластыруды және бүрку, құрғақ престеу немесе суық изостатикалық престеу сияқты әдістер арқылы жасыл денені дайындауды қамтиды. Содан кейін дайындама вакуумда немесе инертті атмосферада 1500 ℃ жоғары температураға дейін қызады, сол кезде қатты кремний сұйық кремнийге ериді, ол капиллярлық әсер арқылы саңылаулары бар дайындамаға енеді. Сұйық кремний немесе кремний буы жасыл денеде C-мен химиялық реакцияға түседі, ал in-situ түзілген β – SiC жасыл денедегі бастапқы SiC бөлшектерімен қосылып, реакциялық агломерленген кремний карбиді керамикалық материалдарды құрайды.
Реакциялық агломерациялық кремний карбидті керамиканың артықшылықтары
Басқа агломерациялық әдістермен салыстырғанда, реакциялық агломерленген кремний карбидті керамика көптеген маңызды артықшылықтарға ие:
1. Төмен агломерация температурасы және бақыланатын құны: реакция агломерациялау температурасы әдетте атмосфералық агломерация температурасынан төмен болады, бұл энергия шығынын және агломерациялық жабдықтың жоғары температуралық өнімділік талаптарын айтарлықтай төмендетеді. Агломерациялау температурасының төмен болуы жабдыққа техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтуды және өндіріс процесінде энергияны тұтынуды азайтуды білдіреді, бұл өндіріс шығындарын тиімді төмендетеді. Бұл реакциялық агломерацияланған кремний карбидті керамиканың ауқымды өндірісте маңызды экономикалық артықшылықтары бар етеді.
2. Күрделі құрылымдарға жарамды, таза өлшемге жақын қалыптау: Реакциялық агломерациялық процесс кезінде материалдың көлемі азаяды. Бұл сипаттама оны үлкен өлшемді, күрделі пішінді құрылымдық компоненттерді дайындау үшін өте қолайлы етеді. Бұл дәл механикалық құрамдас бөліктер немесе ірі өнеркәсіптік жабдық құрамдас бөліктері болсын, реакциялық агломерленген кремний карбидті керамика дизайн талаптарын дәл қанағаттандыра алады, кейінгі өңдеу қадамдарын азайтады, өндіріс тиімділігін арттырады, сонымен қатар өңдеуден туындаған материалды жоғалтуды және шығындарды азайтады.
3. Материалдың тығыздалуының жоғары дәрежесі: реакция жағдайларын ақылға қонымды бақылай отырып, реакциялық агломерация кремний карбиді керамикасының жоғары тығыздалу дәрежесіне қол жеткізе алады. Тығыз құрылым материалға жоғары иілу және сығымдау беріктігі сияқты тамаша механикалық қасиеттерді береді, бұл маңызды сыртқы күштердің әсерінен құрылымның тұтастығын сақтауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, тығыз құрылым материалдың тозуға төзімділігі мен коррозияға төзімділігін арттырады, бұл оның қатал жұмыс жағдайында тұрақты жұмыс істеуіне және оның қызмет ету мерзімін ұзартуға мүмкіндік береді.
4. Жақсы химиялық тұрақтылық: Реакциялық агломерленген кремний карбидті керамика күшті қышқылдар мен балқытылған металдарға тамаша төзімділікке ие. Химиялық және металлургия сияқты салаларда жабдықтар жиі әртүрлі коррозиялық орталармен жанасуы керек. Реакциялық агломерленген кремний карбидті керамика осы орталардың эрозиясына тиімді қарсы тұра алады, жабдықтың қалыпты жұмысын қамтамасыз етеді, техникалық қызмет көрсету және ауыстыру шығындарын азайтады, өндірістің үздіксіздігі мен тұрақтылығын жақсартады.
Әртүрлі салаларда кеңінен қолданылады
Осы артықшылықтармен реакциялық агломерацияланған кремний карбидті керамика көптеген салаларда кеңінен қолданылды. Жоғары температуралы пеш жабдықтары саласында ол жоғары температуралық орталарға төтеп бере алады және пештердің тиімді жұмысын қамтамасыз етеді; Жылу алмастырғыштарда олардың тамаша жылу өткізгіштігі мен коррозияға төзімділігі оларды тамаша материал таңдауына айналдырады; Күкіртсіздендіру саптамалары сияқты қоршаған ортаны қорғау жабдықтарында ол коррозиялық орталардың эрозиясына қарсы тұра алады және жабдықтың ұзақ мерзімді тұрақты жұмысын қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, реакциялық агломерленген кремний карбиді керамика фотоэлектр және аэроғарыш сияқты жоғары деңгейлі салаларда маңызды рөл атқарады.
Реакциялық агломерленген кремний карбидті керамика бірегей артықшылықтарына байланысты кремний карбиді керамикалық отбасында маңызды орын алады. Технологияның үздіксіз ілгерілеуімен және процестердің үздіксіз оңтайландырылуымен реакциялық агломерленген кремний карбидті керамика әртүрлі салаларды дамытуға күшті материалдық қолдау көрсете отырып, көптеген салаларда өздерінің тамаша көрсеткіштерін көрсетеді деп саналады.
Жіберу уақыты: 13 маусым-2025 ж