Во огромното поле на науката за материјали, силициум карбидната керамика стана „миленик“ на многу високотехнолошки полиња поради нивните одлични својства како што се висока тврдост, висока цврстина, добра термичка стабилност и хемиска стабилност. Од воздухопловството до производството на полупроводници, од нови енергетски возила до индустриски машини, силициум карбидната керамика игра неопходна улога. Во процесот на подготовка на силициум карбидна керамика, методот на синтерување е клучен фактор што ги одредува нејзините својства и опсег на примена. Денес, ќе се продлабочиме во процесот на синтерување на силициум карбид и ќе се фокусираме на истражување на уникатните предности на реакционото синтерување.силициум карбидна керамика.
Вообичаени методи на синтерување за силициум карбид
Постојат различни методи на синтерување за силициум карбид, секој со свои уникатни принципи и карактеристики.
1. Топло пресување на синтерување: Овој метод на синтерување вклучува ставање силициум карбиден прав во калап, примена на одреден притисок додека се загрева, за да се завршат процесите на лиење и синтерување истовремено. Топлото пресување на синтерување може да добие густа силициум карбидна керамика на релативно ниски температури и за краток временски период, со фина големина на зрната и добри механички својства. Сепак, опремата за топло пресување на синтерување е комплексна, цената на калапот е висока, барањата на процесот на производство се строги и може да се подготват само едноставни обликувани делови, што резултира со ниска ефикасност на производството, што до одреден степен ја ограничува неговата примена во голем обем.
2. Синтерување под атмосферски притисок: Синтерувањето под атмосферски притисок е процес на згуснувачко синтерување на силициум карбид со загревање на 2000-2150 ℃ под атмосферски притисок и услови на инертна атмосфера, со додавање на соодветни помагала за синтерување. Поделен е на два процеса: синтерување во цврста состојба и синтерување во течна фаза. Синтерувањето во цврста фаза може да постигне висока густина на силициум карбид, без стаклена фаза помеѓу кристалите и одлични механички својства на висока температура; Синтерувањето во течна фаза има предности на пониска температура на синтерување, помала големина на зрната и подобрена цврстина на свиткување на материјалот и цврстина на кршење. Синтерувањето под атмосферски притисок нема ограничувања во однос на обликот и големината на производот, ниски трошоци за производство и одлични сеопфатни својства на материјалот, но температурата на синтерување е висока и потрошувачката на енергија е голема.
3. Реактивно синтерување: Реактивно синтеруваниот силициум карбид првпат беше предложен од П. Попер во 1950-тите. Процесот вклучува мешање на извор на јаглерод и силициум карбиден прав и подготовка на зеленото тело преку методи како што се лиење со вбризгување, суво пресување или ладно изостатско пресување. Потоа, прашкастата материја се загрева до над 1500 ℃ под вакуум или инертна атмосфера, при што цврстиот силициум се топи во течен силициум, кој се инфилтрира во порите што ја содржат прашкастата материја преку капиларно дејство. Течниот силициум или силициумската пареа подлежи на хемиска реакција со C во зеленото тело, а in-situ генерираниот β-SiC се комбинира со оригиналните SiC честички во зеленото тело за да формира керамички материјали од силициум карбид добиени со реакција на синтерување.
Предности на реакционото синтерување со силициум карбидна керамика
Во споредба со другите методи на синтерување, реакционо синтеруваната силициум-карбидна керамика има многу значајни предности:
1. Ниска температура на синтерување и контролирани трошоци: Температурата на реактивно синтерување е обично пониска од атмосферската температура на синтерување, што значително ја намалува потрошувачката на енергија и барањата за високи температурни перформанси за опремата за синтерување. Пониската температура на синтерување значи пониски трошоци за одржување на опремата и намалена потрошувачка на енергија за време на процесот на производство, со што ефикасно се намалуваат трошоците за производство. Ова ја прави керамиката од силициум карбид со реактивно синтерување да има значајни економски предности во производството на големи размери.
2. Формирање со блиска нето големина, погодно за комплексни структури: За време на процесот на реактивно синтерување, материјалот тешко се намалува волуменски. Оваа карактеристика го прави особено погоден за подготовка на големи, комплексно обликувани структурни компоненти. Без разлика дали станува збор за прецизни механички компоненти или големи компоненти на индустриска опрема, керамиката од силициум карбид со реактивно синтерување може прецизно да ги задоволи барањата за дизајн, да ги намали последователните чекори на обработка, да ја подобри ефикасноста на производството, а исто така да ги намали загубите на материјал и зголемувањето на трошоците предизвикани од обработката.
3. Висок степен на згуснување на материјалот: Со разумно контролирање на условите на реакцијата, реакционото синтерување може да постигне висок степен на згуснување на силициум карбидната керамика. Густата структура му дава на материјалот одлични механички својства, како што се висока цврстина на свиткување и цврстина на притисок, овозможувајќи му да го одржи структурниот интегритет под значителни надворешни сили. Во исто време, густата структура ја подобрува и отпорноста на абење и отпорноста на корозија на материјалот, овозможувајќи му стабилно да работи во сурови работни средини и продолжувајќи го својот век на траење.
4. Добра хемиска стабилност: Керамиката од силициум карбид со реакција синтерувана со реакција има одлична отпорност на силни киселини и стопени метали. Во индустриите како што се хемиската и металуршката, опремата често треба да дојде во контакт со разни корозивни медиуми. Керамиката од силициум карбид со реакција синтерувана со реакција може ефикасно да се спротивстави на ерозијата на овие медиуми, да обезбеди нормално функционирање на опремата, да ги намали трошоците за одржување и замена и да го подобри континуитетот и стабилноста на производството.
Широко применливи во различни области
Со овие предности, реакционо синтеруваната силициум карбидна керамика е широко користена во многу области. Во областа на опрема за печки со висока температура, може да издржи високи температури и да обезбеди ефикасно работење на печките; Кај разменувачите на топлина, нивната одлична топлинска спроводливост и отпорност на корозија ги прават идеален избор на материјал; Во опрема за заштита на животната средина, како што се млазниците за десулфуризација, може да се спротивстави на ерозијата на корозивните медиуми и да обезбеди долгорочно стабилно работење на опремата. Покрај тоа, реакционо синтеруваната силициум карбидна керамика игра важна улога и во врвни области како што се фотоволтаиците и воздухопловството.
Реакционо синтеруваната силициум-карбидна керамика зазема важно место во семејството силициум-карбидна керамика поради нивните уникатни предности. Со континуираниот напредок на технологијата и континуираната оптимизација на процесите, се верува дека реакционо синтеруваната силициум-карбидна керамика ќе ги покаже своите одлични перформанси во повеќе области, обезбедувајќи силна материјална поддршка за развој на различни индустрии.
Време на објавување: 13 јуни 2025 година