Plašajā materiālzinātnes jomā silīcija karbīda keramika ir kļuvusi par daudzu augsto tehnoloģiju jomu “mīļāko”, pateicoties tās lieliskajām īpašībām, piemēram, augstajai cietībai, augstajai izturībai, labai termiskajai stabilitātei un ķīmiskajai stabilitātei. No kosmosa līdz pusvadītāju ražošanai, no jauniem enerģijas transportlīdzekļiem līdz rūpnieciskajām iekārtām, silīcija karbīda keramikai ir neaizstājama loma. Silīcija karbīda keramikas sagatavošanas procesā sintēzes metode ir galvenais faktors, kas nosaka tās īpašības un pielietojuma diapazonu. Šodien mēs iedziļināsimies silīcija karbīda sintēzes procesā un pievērsīsimies reakcijas sintēzes unikālo priekšrocību izpētei.silīcija karbīda keramika.
Silīcija karbīda izplatītākās saķepināšanas metodes
Silīcija karbīda saķepināšanas metodes ir dažādas, katrai no tām ir savi unikāli principi un īpašības.
1. Karstās presēšanas sintēze: šī sintēzes metode ietver silīcija karbīda pulvera ievietošanu veidnē, noteikta spiediena pielietošanu un uzsildīšanu, lai vienlaikus pabeigtu formēšanas un sintēzes procesus. Karstās presēšanas sintēze ļauj iegūt blīvu silīcija karbīda keramiku relatīvi zemā temperatūrā un īsā laikā ar smalkiem graudiem un labām mehāniskām īpašībām. Tomēr karstās presēšanas sintēzes iekārtas ir sarežģītas, veidnes izmaksas ir augstas, ražošanas procesa prasības ir stingras, un var izgatavot tikai vienkāršas formas detaļas, kā rezultātā ražošanas efektivitāte ir zema, kas zināmā mērā ierobežo tās plaša mēroga pielietojumu.
2. Atmosfēras spiediena sintēze: Atmosfēras spiediena sintēze ir silīcija karbīda blīvēšanas sintēzes process, to karsējot līdz 2000–2150 ℃ atmosfēras spiedienā un inertā atmosfērā, pievienojot atbilstošus sintēzes palīglīdzekļus. To iedala divos procesos: cietfāzes sintēze un šķidrfāzes sintēze. Cietfāzes sintēze var panākt augstu silīcija karbīda blīvumu bez stikla fāzes starp kristāliem un izcilām mehāniskām īpašībām augstā temperatūrā; šķidrfāzes sintēzei ir tādas priekšrocības kā zemāka sintēzes temperatūra, mazāks graudu izmērs un uzlabota materiāla lieces izturība un lūzuma izturība. Atmosfēras spiediena sintēzei nav ierobežojumu attiecībā uz produkta formu un izmēru, zemas ražošanas izmaksas un izcilas visaptverošas materiāla īpašības, taču sintēzes temperatūra ir augsta un enerģijas patēriņš ir augsts.
3. Reakcijas sintēze: Reakcijas sintēzes silīcija karbīdu pirmo reizi ierosināja P. Popers 20. gs. piecdesmitajos gados. Process ietver oglekļa avota un silīcija karbīda pulvera sajaukšanu un sagataves sagatavošanu, izmantojot tādas metodes kā iesmidzināšanas formēšana, sausā presēšana vai aukstā izostatiskā presēšana. Pēc tam sagatavi vakuumā vai inertā atmosfērā uzkarsē līdz temperatūrai virs 1500 ℃, un šajā brīdī cietais silīcijs izkūst šķidrā silīcijā, kas kapilārās darbības rezultātā infiltrējas sagataves porās. Šķidrais silīcijs vai silīcija tvaiki ķīmiski reaģē ar sagatavē esošo C, un in situ radītais β-SiC apvienojas ar sākotnējām SiC daļiņām sagatavē, veidojot reakcijas sintēzes silīcija karbīda keramikas materiālus.
Reakcijas sintēšanas silīcija karbīda keramikas priekšrocības
Salīdzinot ar citām sintēzes metodēm, reakcijas sintēzes silīcija karbīda keramikai ir daudz būtisku priekšrocību:
1. Zema sintēzes temperatūra un kontrolējamas izmaksas: reakcijas sintēzes temperatūra parasti ir zemāka par atmosfēras sintēzes temperatūru, kas ievērojami samazina enerģijas patēriņu un sintēzes iekārtu augstās temperatūras veiktspējas prasības. Zemāka sintēzes temperatūra nozīmē zemākas iekārtu uzturēšanas izmaksas un samazinātu enerģijas patēriņu ražošanas procesā, efektīvi samazinot ražošanas izmaksas. Tas padara reakcijas sintēzes silīcija karbīda keramiku par ievērojamām ekonomiskām priekšrocībām liela mēroga ražošanā.
2. Gandrīz neto izmēra formēšana, piemērota sarežģītām konstrukcijām: reakcijas sintēzes procesā materiāls gandrīz nesaraujas tilpumā. Šī īpašība padara to īpaši piemērotu liela izmēra, sarežģītas formas konstrukcijas komponentu izgatavošanai. Neatkarīgi no tā, vai tās ir precīzijas mehāniskās detaļas vai lielas rūpniecisko iekārtu detaļas, reakcijas sintēzes silīcija karbīda keramika var precīzi atbilst konstrukcijas prasībām, samazināt turpmākos apstrādes soļus, uzlabot ražošanas efektivitāti, kā arī samazināt materiālu zudumus un izmaksu pieaugumu, ko rada apstrāde.
3. Augsta materiāla blīvēšanas pakāpe: Saprātīgi kontrolējot reakcijas apstākļus, reakcijas sintēze var panākt silīcija karbīda keramikas augstu blīvēšanas pakāpi. Blīvā struktūra piešķir materiālam lieliskas mehāniskās īpašības, piemēram, augstu lieces izturību un spiedes izturību, ļaujot tam saglabāt strukturālo integritāti ievērojamu ārējo spēku ietekmē. Vienlaikus blīvā struktūra arī uzlabo materiāla nodilumizturību un korozijas izturību, ļaujot tam stabili darboties skarbos darba apstākļos un pagarinot tā kalpošanas laiku.
4. Laba ķīmiskā stabilitāte: Reakcijas saķepinātajai silīcija karbīda keramikai ir lieliska izturība pret stiprām skābēm un izkausētiem metāliem. Ķīmiskajā un metalurģiskajā rūpniecībā iekārtām bieži jānonāk saskarē ar dažādiem kodīgiem materiāliem. Reakcijas saķepinātā silīcija karbīda keramika var efektīvi pretoties šo materiālu erozijai, nodrošināt iekārtu normālu darbību, samazināt apkopes un nomaiņas izmaksas, kā arī uzlabot ražošanas nepārtrauktību un stabilitāti.
Plaši pielietojams dažādās jomās
Pateicoties šīm priekšrocībām, reakcijas saķepinātā silīcija karbīda keramika ir plaši izmantota daudzās jomās. Augstas temperatūras krāsns iekārtu jomā tā var izturēt augstas temperatūras vidi un nodrošināt krāsns efektīvu darbību; siltummaiņos to lieliskā siltumvadītspēja un izturība pret koroziju padara tos par ideālu materiāla izvēli; vides aizsardzības iekārtās, piemēram, desulfurizācijas sprauslās, tā var pretoties kodīgu materiālu erozijai un nodrošināt iekārtas ilgtermiņa stabilu darbību. Turklāt reakcijas saķepinātajai silīcija karbīda keramikai ir svarīga loma arī augstas klases jomās, piemēram, fotoelektriskajā elementā un kosmosa rūpniecībā.
Reakcijas saķepinātā silīcija karbīda keramika ieņem nozīmīgu vietu silīcija karbīda keramikas saimē, pateicoties tās unikālajām priekšrocībām. Pastāvīgi attīstoties tehnoloģijām un optimizējot procesus, tiek uzskatīts, ka reakcijas saķepinātā silīcija karbīda keramika demonstrēs savu izcilo sniegumu arvien vairākās jomās, nodrošinot spēcīgu materiālu atbalstu dažādu nozaru attīstībai.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 13. jūnijs