Dalam bidang sains bahan yang luas, seramik silikon karbida telah menjadi "kesayangan" banyak bidang berteknologi tinggi kerana sifatnya yang sangat baik seperti kekerasan tinggi, kekuatan tinggi, kestabilan haba yang baik dan kestabilan kimia. Daripada aeroangkasa kepada pembuatan semikonduktor, daripada kenderaan tenaga baharu kepada jentera perindustrian, seramik silikon karbida memainkan peranan yang amat diperlukan. Dalam proses penyediaan seramik silikon karbida, kaedah pensinteran adalah faktor utama yang menentukan sifat dan julat aplikasinya. Hari ini, kita akan mendalami proses pensinteran silikon karbida dan memberi tumpuan kepada meneroka kelebihan unik tindak balas tersinter.seramik silikon karbida.
Kaedah pensinteran biasa untuk silikon karbida
Terdapat pelbagai kaedah pensinteran untuk silikon karbida, masing-masing mempunyai prinsip dan ciri uniknya sendiri.
1. Pensinteran menekan panas: Kaedah pensinteran ini melibatkan meletakkan serbuk silikon karbida ke dalam acuan, mengenakan tekanan tertentu semasa memanaskan, untuk melengkapkan proses pengacuan dan pensinteran secara serentak. Pensinteran menekan panas boleh memperoleh seramik silikon karbida padat pada suhu yang agak rendah dan dalam tempoh yang singkat, dengan saiz butiran halus dan sifat mekanikal yang baik. Walau bagaimanapun, peralatan pensinteran menekan panas adalah kompleks, kos acuan adalah tinggi, keperluan proses pengeluaran adalah ketat, dan hanya bahagian berbentuk mudah boleh disediakan, mengakibatkan kecekapan pengeluaran yang rendah, yang sedikit sebanyak mengehadkan penggunaannya secara besar-besaran.
2. Pensinteran tekanan atmosfera: Pensinteran tekanan atmosfera ialah proses pensinteran ketumpatan silikon karbida dengan memanaskannya kepada 2000-2150 ℃ di bawah tekanan atmosfera dan keadaan atmosfera lengai, dengan menambah alat pensinteran yang sesuai. Ia dibahagikan kepada dua proses: pensinteran keadaan pepejal dan pensinteran fasa cecair. Pensinteran fasa pepejal boleh mencapai ketumpatan tinggi silikon karbida, tanpa fasa kaca antara kristal, dan sifat mekanikal suhu tinggi yang sangat baik; Pensinteran fasa cecair mempunyai kelebihan suhu pensinteran yang lebih rendah, saiz butiran yang lebih kecil, dan kekuatan lenturan bahan yang lebih baik dan keliatan patah. Pensinteran tekanan atmosfera tidak mempunyai sekatan pada bentuk dan saiz produk, kos pengeluaran yang rendah, dan sifat bahan komprehensif yang sangat baik, tetapi suhu pensinteran adalah tinggi dan penggunaan tenaga adalah tinggi.
3. Pensinteran tindak balas: Silikon karbida tersinter tindak balas mula dicadangkan oleh P. Popper pada tahun 1950-an. Proses ini melibatkan mencampurkan sumber karbon dan serbuk silikon karbida, dan menyediakan badan hijau melalui kaedah seperti pengacuan suntikan, penekan kering, atau penekan isostatik sejuk. Kemudian, bilet dipanaskan hingga melebihi 1500 ℃ di bawah vakum atau suasana lengai, di mana silikon pepejal cair menjadi silikon cecair, yang menyusup ke bilet yang mengandungi liang melalui tindakan kapilari. Silikon cecair atau wap silikon mengalami tindak balas kimia dengan C dalam badan hijau, dan β – SiC yang dijana in-situ bergabung dengan zarah SiC asal dalam badan hijau untuk membentuk bahan seramik silikon karbida tersinter tindak balas.
Kelebihan Seramik Silikon Karbida Pensinteran Tindak balas
Berbanding dengan kaedah pensinteran lain, seramik silikon karbida reaksi disinter mempunyai banyak kelebihan yang ketara:
1. Suhu pensinteran rendah dan kos boleh dikawal: Suhu pensinteran tindak balas biasanya lebih rendah daripada suhu pensinteran atmosfera, mengurangkan penggunaan tenaga dan keperluan prestasi suhu tinggi untuk peralatan pensinteran. Suhu pensinteran yang lebih rendah bermakna kos penyelenggaraan yang lebih rendah untuk peralatan dan mengurangkan penggunaan tenaga semasa proses pengeluaran, dengan berkesan mengurangkan kos pengeluaran. Ini menjadikan seramik silikon karbida tersinter tindak balas mempunyai kelebihan ekonomi yang ketara dalam pengeluaran berskala besar.
2. Pembentukan saiz bersih yang hampir, sesuai untuk struktur kompleks: Semasa proses pensinteran tindak balas, bahan hampir tidak mengalami pengecutan isipadu. Ciri ini menjadikannya sangat sesuai untuk menyediakan komponen struktur berbentuk kompleks bersaiz besar. Sama ada komponen mekanikal ketepatan atau komponen peralatan industri yang besar, seramik silikon karbida tersinter reaksi dapat memenuhi keperluan reka bentuk dengan tepat, mengurangkan langkah pemprosesan seterusnya, meningkatkan kecekapan pengeluaran, dan juga mengurangkan kehilangan bahan dan peningkatan kos yang disebabkan oleh pemprosesan.
3. Tahap ketumpatan bahan yang tinggi: Dengan mengawal keadaan tindak balas dengan munasabah, pensinteran tindak balas boleh mencapai tahap ketumpatan tinggi seramik silikon karbida. Struktur padat memberikan bahan dengan sifat mekanikal yang sangat baik, seperti kekuatan lentur yang tinggi dan kekuatan mampatan, membolehkannya mengekalkan integriti struktur di bawah daya luaran yang ketara. Pada masa yang sama, struktur padat juga meningkatkan rintangan haus dan rintangan kakisan bahan, membolehkan ia beroperasi secara stabil dalam persekitaran kerja yang keras dan memanjangkan hayat perkhidmatannya.
4. Kestabilan kimia yang baik: Seramik silikon karbida tersinter tindak balas mempunyai rintangan yang sangat baik terhadap asid kuat dan logam lebur. Dalam industri seperti kimia dan metalurgi, peralatan selalunya perlu bersentuhan dengan pelbagai media yang menghakis. Seramik silikon karbida tersinter tindak balas boleh menahan hakisan media ini dengan berkesan, memastikan operasi normal peralatan, mengurangkan kos penyelenggaraan dan penggantian, dan meningkatkan kesinambungan dan kestabilan pengeluaran.
Diguna pakai secara meluas dalam pelbagai bidang
Dengan kelebihan ini, seramik silikon karbida tersinter tindak balas telah digunakan secara meluas dalam banyak bidang. Dalam bidang peralatan tanur suhu tinggi, ia boleh menahan persekitaran suhu tinggi dan memastikan operasi tanur yang cekap; Dalam penukar haba, kekonduksian terma yang sangat baik dan rintangan kakisan menjadikannya pilihan bahan yang ideal; Dalam peralatan perlindungan alam sekitar seperti muncung desulfurisasi, ia boleh menahan hakisan media yang menghakis dan memastikan operasi peralatan yang stabil dalam jangka panjang. Di samping itu, seramik silikon karbida tersinter tindak balas juga memainkan peranan penting dalam bidang mewah seperti fotovoltaik dan aeroangkasa.
Seramik silikon karbida tersinter tindak balas menduduki kedudukan penting dalam keluarga seramik silikon karbida kerana kelebihannya yang unik. Dengan kemajuan teknologi yang berterusan dan pengoptimuman berterusan proses, adalah dipercayai bahawa seramik silikon karbida tersinter tindak balas akan menunjukkan prestasi cemerlang mereka dalam lebih banyak bidang, memberikan sokongan bahan yang kukuh untuk pembangunan pelbagai industri.
Masa siaran: Jun-13-2025