Carбид кремния (карборунд) SiC является единственным соединением кремния 및 углерода. В рироде этот 재료 재료 встречается крайне редко. двух модификациях, из которых?-модификация является политипной и представляет собой сложнует의 탄수화물 구조의 구조. Установлено около 20 구조, относячся к гексагональной 형식의 카보룬다. Переход ?-SiC>?-SiC происходит примерно при 2100°С. 2400°С это преврачение происходит весьма быстро. 1950-2000°C의 임시 수정 사항, при bolее высокой 임시 수정의 수정 사항 이카치. При температурах свыше 2600-2700°С карбид кремния возгоняется. 크리스탈 카비다 кремния moguт быть бесцветными, зелеными 및 черными. 전통적인 카비드 크렘니야 기술은 매우 중요합니다. При превышении содержания кремния SiC становится зеленым, углерода – черным.
Carboрунд imiет очень высокуу твердость: H? до 45ГПа, достаточно высокуу изгибнуу прочность: ?изг до 700МПа. Карбидокремниевая керамика сохраняет примерно постояннуй прочность до высоких температур: температура перехода от хрупкого к хрупкопластическому разрушениу для нее составляет 2000°С. В то же время для самосвязанного SiC наблудается падение прочности при высоких температурах. При комнатной температуре разрушение самосвязанного SiC 전송 및 носит характер скола. 4월 1050°С характер разрушения становится межкристаллитным. SiC가 окислением에 대한 정보를 얻으려는 경우가 있습니다. Прочность рекристализованного SiC с увеличением температуры не уменьшается и, более того, возможно ее увеличение, с образованием слоя аморфного SiO2, который залечивает дефекты на поверхности 및 во внутренних слоях изделий.
Carboрунд устойчив против воздействия всех кислот, за исклучением фосфорной и смеси азотной и плавиковой. К действиу челочей SiC менее усtoйчив. 물론, 카비드 кремния смачивается металлами группы zelеza 및 marganцем. Самосвязанный карбид кремния, который содержит свободный кремний, хорошо взаимодействует со сталья.
При изготовлении абразивных 및 огнеупорных изделий из SiC, а также карбидокремниевых электронагревателей, исходными 재료 ami служат Кремнезем (кварцевый песок) 및 кокс. 이 책은 высокой температуры в электрических печах, осучествляя синтез методом Ачесона:
SiO2+3C=SiC+2CO2 (24)
Вокруг нагревательного элемента (керна) получается зона синтезированного продукта, а за ней – зоны Кристаллов низкой чистот ы и непрореагировавших компонентов. Полученные в печи продукты разделявт по этим зонам, измельчаут, обрабатыват и получават порошок карбида кремния обчего 이해하기. Недостатком данных порошков каремния являвтся высокая загрязненность примесями, большое содержание диоксида , плохая спекаемость и др.
Для получения высококачественной конструкционной керамики необходимо использовать высокочистые, гомогенные, ые порошки SiC, которые получавит различными высокотехнологичными способами. При получении порошков metоdom cintezaa исходный металлургический Кремний подвергавт дроблениу и помолу в алковой melьнице . Измельченный порошок кремния отмываут от от примесей в смеси неорганических кислот и направлявт на тонкое измельение в специ альный вертикальный 렉터. Синтез SiC осучествляется в реакtorе подачей Si в специальные сопла, а вместо сжатого воздуха подается пропан:
t>1100°С
3Si+C3H8=3SiC+4H2 (25)
В результате получается высокодисперсный, гомогенный, activiroванный порошок кремния monоfraкционного состава, высокув степень чистоты.
SiC 형식은 прессованием, экструзией, литьем под давлением입니다.
기술적인 카비도크레마니에보이 케라미키는 обычно используут горячее прессование, реакционное и активированное спекание입니다.
재료는 позволяет получать с плотностьк близкой к теоретической и с высокими механиескими св ойствами. Прессование проводят обычно в прессформах из графита или нитрида бора при давлениях 10-50МПа и температурах 1700-2000°С. Высокая стабильность кристаллических решеток тугоплавких неметаллических соединений, связанная с наличием жестких направле нных ковалентных связей, определяет низкуу концентрациу и подвижность дефектов решетки, заторможенность в ней дифузионных п 로체스코프. Это затрудняет процекание процесса ифузионно-вязкого течения, ответственnogo за mascopеренос и уплотнение при твердофаз 아니 특별합니다. Учитывая это, перед прессованием в ерамику вводят activивирувание спекание добавки или проводят физическое активирование (и спользукит ультрадисперсные порошки, обрабатываут их взрывом для увеличения дефектности, удалявт с поверхности влагу и оксидн ые слои и т.д.).
Metод горячего прессования позволяет получать только изделия довольно простой formы и относительно небольших размеров. Получать изделия сложной formы с высокой плотностьу можно методом горячего изостатического прессования. 재료, полученные методами обычного 및 isostaтатического горячего прессования, blizки по своим свойствам.
Путем проведения горячего изостатического прессования при высоких давлениях газовой среды (1000МПа), препятствувания диссоци ации тугоплавких неметаллических соединений, удается повысить температуру процесса до уровня, при котором обеспечивается 플라스틱 변형.
SiC до плотности свыше 90% без приложения да вления. SiC의 Dobaвками Bора, уglereroda 및 알루미늄에 있는 재료를 사용하십시오. Благодаря этим добавкам за счет образования диффузионного слоя на поверхности частиц, их консолидации и укрупнения при зе рнограничной диффузии происходит увеличение плочади межчастичных контактов и усадка.
Для получения изделий из карбида кремния также широко используется метод реакционного спекания, который позволяет ь процесс при bolее низких температурах 및 получать изделия сложной formы. Для получения так называемого "самосвязанного" карбида кремния проводят спекание прессовок из SiC и углерода в присутствии кр 예. При этом происходит образование вторичного SiC 및 перекристаллизация SiC через кремниевый расплав. В itоге образувого кремния в карбидокремниевой матрице. Metodom은 SiC와 같은 특정 기술을 사용하여 케라미쿠와 같은 기술을 개발했습니다. При этом шихту на основе кремния 및 других вевеств смешиваѕт с расплавленным легкоплавким органическим связувавим ( м) до получения шликерной masсы, из которой затем отливаят под давлением заготовку. Затем изделие помечаут в науглероживавававакувкого связушего, а затем с квозное насычение заготовки углероdom при температуре 1100°С. В результате реакционного спекания образуутся частицы карбида кремния, которые постепенно заполнявт исходные поры.
온도는 1300°C로 유지됩니다. Реакционное спекание является экономичным процессом благодаря примененик едорогого termического оборудования, а спекания снижается с обычно применяемой 1600-2000°C до 1100-1300°C.
기술의 특정 내용은 카비다 크렘니야의 주요 내용에 따라 다릅니다. Электронагревательные сопротивления из карбида кремния представлят собой так называемые термисторы, т. е. 물질, менявление свое сопротивление под влиянием нагрева или охлаждения. Черный кремния IMEET высокое сопротивление при комнатной 온도 및 отрицательный температурный коэфициент со 프로티블레니야. Зеленый кремния имет низкое начальное сопротивление и sлабоотрицательный температурный коэфициент, переходячий в положительный при температурах 500-800°С. Карбидокремниевые нагревательные элёменты (КНЭ) обычно представлякт собой стержень или трубку, имеѕѕуу среднуж рабочуу ч асть с относительно высоким электрическим сопротивлением("горячая" зона) 및 выводные("холодные") концы с более низким элект Roсопротивлением, которые не не нагреватся в процессе эксплуатации печи. Такие выводные концы необходимы для надежного контакта с питаводные электросетьу, а также для предохранения от разрушения с тенок печи, в которые укладываут нагревательные элементы.
Промышленность выпускает два типа нагревательных элементов из карбида кремния: составные нагреватели, получившие название карборундовые, имевочие рабочий стержень 및 два отдельных более коротких контактных вывода в виде пропитанных металлом карбор ундовых стержней, и стержни с утолЂенными выводными концами (манжетами) – силитовые нагреватели. Составные карборундовые нагреватели form урмувка из полусухой массы, состоячей из крупнозернистого порошка зеленого SiC с ми сажи (1,5%) 및 жидкого стекла. 이 형식은 картонных чехлах способом порционного трамбования на станках에서 사용됩니다. 온도는 70-80°C에서 온도는 800-850°C로 높아집니다. Силитовые нагреватели form экструзией на горизонтальном гидравлическом прессе. Mасса состоит из смеси мелкозернистого SiC, сажи (20%) 및 fenолformat мальдегидной смолы. Формуутся раздельно рабочая часть и манжеты. Состав манжетной части рассчитан на bolьшуу проводимость и в него входит около 40%Si. Отпрессованные заготовки подвергаут термическому отвержденик, в результате которого смола полимеризуется. 그것은 남자의 트루비에 대한 이야기입니다. 온도는 2000°С에서 시작되었습니다. Нагреватель предварительно обмазываут токопроводячей пастой, состоячей из кокса, grafita и кварцевого песка. Изделие прямым электротермическим нагревом в специальных печах при пропускании через заготовку тока в 80-100A т 40~50분 소요됩니다.
При спекании силитовых нагревателей имевателей в массе углерод 및 кремний превраЂавотся во «вторичный» SiC по механизму реакцион ного спекания в условиях выделения парообразного кремния из засыпки, куда помешавт обжигаемый нагреватель. В качестве засыпки используут смесь из молотого песка, нефтяного кокса и карбида кремния. 1800-2000°C의 выделяет парообразный Кремний и СО, проникавЂе внутрь заготовки и реагирувкие тв ердыми Si и С. Одновременно происходит синтез вторичного карбида кремния путем взаимодействия кремния, содержаЂегося в шихте, с углеродом .
Следует отметить, что реакционное спекание вperвые нашло свое практическое применение менно в производстве нагревателей и 이것은 카르비다 크렘니야입니다.
Для получения плотной kerамики из SiC высокой чистоты используут также метод осаждения из газовой фазы, но из-за технологиче ских трудностей 및 невозможности получать изделия толчиной более нескольких миллиметров он применяется для нанесения зачитных 포크리티이. Для этого применявтся методы газофазного cintezaza SiC из летучих галогенидов кремния и углеводородов или метод термической д 역사의 газообразных кремнийорганических соединений. Для восстановления Si из галогенидов необходимо участие в пиролизе газообразного водорода. В качестве углеродсодержаЂх соединений применяве толуол, бензол, гексан, метан и др. Для промышленного получения карбидокремниевых покрытий bolее удобен метод termической диссоциации метилхлорсиланов, х стехиометрическое соотношение Si:C=1:1. Пиролиз СН3SiСl3은 водороде приводит к образованиу осадка SiC, formmiruuous покрытие при температурах до 1400°С입니다.
SiC igрает водород에 대한 정보가 표시됩니다. При диссоциации трихлорметилсилана в инертной atmosferе без участия водорода протекавт реакции, приводячие к образованивк ремния 및 углерода는 SiC가 아닙니다. Поэтому замена инертного газа-носителя на водород при termическом разложении метилхлорсиланов значительно повышает выход Si C и снижает или полностьу прекрачает сажеобразование. водородом протекает в две стадии. На первоначальной стадии процеса устанавливается нестабильное равновесие, при котором в качестве конденсированной вы ступавит кремний 및 углерод, а не карбид кремния. На второй газообразные хлорсиланы и углеводороды, образовавшиеся на первой стадии в концентрациях, отвеаводрациях, отвеаводороды Tabильному ravновесие, реагирувесие는 SiC의 образованием과 같은 약물입니다. Регулируя 매개 변수는 осаждения, можно варьировать свойствами полученных покрытий에 적용됩니다. Так, при низких температурах образувтся melкозернистые и метастабильные структуры. С повышением температуры размер Кристаллов растет. 1400°С и низких скоростях осаждения образувтся монокристаллы и эпитаксиальные слои SiC. SiC 내부의 크리스탈은 1400°C에서 온도 1800°C – 15km에 도달했습니다.
1100-1200°С может образовываться неравновесный твердый раствор со сверхстехиометрическим содержанием атомов углерода, замечавается на уменьшении параметра решетки SiC. С повышением температуры отжиga до 1300°С или в результате последушего отжиga избыточный углерод выделяется в свободном с остоянии. При повышенных температурах осаждения и низких давлениях газовой среды наблудается ориентированный рост кристаллов и рование столбчатой структуры. Пиролитические покрытия почти полностьу состоят из ?-SiC. Доля гексагональных политипов составляет менее 5%. Скорость роста пиролитического карбида кремния не превышает 0,5mm/ч. В то же время сравнительно низкие температуры осаждения (1100-1550°С) позволявт совмечать карбидокремниевые покрытия с лубы 내 구성은 재료입니다.
Основным недостатком этих покрытий является возникновение остаточных напряжений, вызванное несоответствием температурных коэфициентов линейного расширения покрытия 및 подложки (кроме случая нанесения SiC на SiC) 및 анизотропией покрытия. Из-за сравнительно низкой tempературы осаждения напряжения не е релаксируутся и покрытия растрескивававававававатся. Одним из способов устранения этого недостатка является получение слоистых покрытий, т.е. покрытий с егулярным чередованием слоев ravной толчерода 및 SiC, осажденным из смеси хлорметилсилана с метаном.
Кроме описанных способов получения технической керамики из SiC, используутся и другие. Metodom испарения SiC 및 ego последуушей сублимации при 2100-2300°С без использования связок и активирувок получавт называемый рекристализационный 탄수화물 크림.
재료는 Si3N4, AlN, В4С 및 ВN에 적합한 재료입니다. 20-е годы использовались карбидокремниевые огнеупоры на связке из диоксида кремния(90%SiC+10%SiO2), а в 50-е годы из арбида кремния на нитридокремниевой связке (75%SiC+25%Si3N4) изготавливали сопла ракет. В настоячее время керамика на основе карбида применяется для изготовления уплотнительных колец для насосов, ссоров, смесителей, подшипников и гильз для валов, дозируушей и регулирувных и абразивных сред, талей двигателей, металлопроводов для жидких металлов. Разработаны는 새로운 콤포지션 재료와 카비도크레미에보이 재료를 사용합니다. Они используутся в различных областях, например в самолетостроении 및 в космонавтике.
게시 시간: 2018년 8월 22일