Ceramica din carbură de siliciu (SiC)au devenit materialul de bază în domeniul ceramicii structurale pentru temperaturi înalte datorită coeficientului lor de dilatare termică scăzut, conductivității termice ridicate, durității ridicate și stabilității termice și chimice excelente. Sunt utilizate pe scară largă în domenii cheie precum industria aerospațială, energia nucleară, armata și semiconductorii.
Cu toate acestea, legăturile covalente extrem de puternice și coeficientul de difuzie scăzut al SiC fac dificilă densificarea acestuia. În acest scop, industria a dezvoltat diverse tehnologii de sinterizare, iar ceramica SiC preparată prin diferite tehnologii prezintă diferențe semnificative în ceea ce privește microstructura, proprietățile și scenariile de aplicare. Iată o analiză a caracteristicilor de bază a cinci ceramici principale din carbură de siliciu.
1. Ceramică SiC nesinterizată sub presiune (S-SiC)
Avantaje principale: Potrivit pentru procese multiple de turnare, cost redus, nelimitat de formă și dimensiune, este cea mai ușoară metodă de sinterizare pentru a realiza producția de masă. Prin adăugarea de bor și carbon la β-SiC care conține urme de oxigen și sinterizarea acestuia într-o atmosferă inertă la aproximativ 2000 ℃, se poate obține un corp sinterizat cu o densitate teoretică de 98%. Există două procese: fază solidă și fază lichidă. Prima are o densitate și o puritate mai mari, precum și o conductivitate termică ridicată și o rezistență la temperaturi ridicate.
Aplicații tipice: Producția în masă de inele de etanșare și lagăre glisante rezistente la uzură și coroziune; Datorită durității ridicate, greutății specifice scăzute și performanțelor balistice bune, este utilizat pe scară largă ca armură antiglonț pentru vehicule și nave, precum și pentru protejarea seifurilor civile și a vehiculelor de transport numerar. Rezistența sa la lovituri multiple este superioară ceramicii SiC obișnuite, iar punctul de fractură al armurii de protecție cilindrice ușoare poate ajunge la peste 65 de tone.
2. Ceramica SiC sinterizată prin reacție (RB SiC)
Avantaje principale: Performanță mecanică excelentă, rezistență ridicată, rezistență la coroziune și rezistență la oxidare; Temperatură și cost de sinterizare scăzute, capabile să formeze aproape dimensiune netă. Procesul implică amestecarea unei surse de carbon cu pulbere de SiC pentru a produce o țaglă. La temperaturi ridicate, siliciul topit se infiltrează în țaglă și reacționează cu carbonul pentru a forma β-SiC, care se combină cu α-SiC-ul original și umple porii. Modificarea dimensiunii în timpul sinterizării este mică, ceea ce o face potrivită pentru producția industrială de produse cu forme complexe.
Aplicații tipice: Echipamente pentru cuptoare la temperatură înaltă, tuburi radiante, schimbătoare de căldură, duze de desulfurare; Datorită coeficientului său de dilatare termică scăzut, modulului de elasticitate ridicat și caracteristicilor de formare aproape netă, a devenit un material ideal pentru reflectoare spațiale; De asemenea, poate înlocui sticla de cuarț ca element de fixare pentru tuburi electronice și echipamente de fabricație a cipurilor semiconductoare.
3. Ceramică SiC sinterizată presată la cald (HP SiC)
Avantaj principal: Sinterizarea sincronă la temperatură și presiune ridicată, pulberea se află într-o stare termoplastică, ceea ce favorizează procesul de transfer de masă. Poate produce produse cu granulație fină, densitate mare și proprietăți mecanice bune la temperaturi mai scăzute și într-un timp mai scurt, putând atinge densitate completă și o stare de sinterizare aproape pură.
Aplicație tipică: Inițial folosite ca veste antiglonț pentru membrii echipajelor de elicoptere americane în timpul războiului din Vietnam, piața blindajelor a fost înlocuită de carbura de bor presată la cald; În prezent, este utilizată mai ales în scenarii cu valoare adăugată ridicată, cum ar fi domenii cu cerințe extrem de ridicate pentru controlul compoziției, puritate și densificare, precum și domenii rezistente la uzură și din industria nucleară.
4. Ceramica SiC recristalizată (R-SiC)
Avantaj principal: Nu este nevoie să se adauge agenți de sinterizare, este o metodă comună pentru prepararea dispozitivelor SiC de mare puritate și de dimensiuni mari. Procesul implică amestecarea proporțională a pulberilor de SiC grosiere și fine și formarea acestora, sinterizarea lor într-o atmosferă inertă la 2200~2450 ℃. Particulele fine se evaporă și condensează la contactul dintre particulele grosiere pentru a forma ceramică, cu o duritate secundară după diamant. SiC își păstrează rezistența ridicată la temperaturi ridicate, rezistența la coroziune, rezistența la oxidare și rezistența la șocuri termice.
Aplicații tipice: Mobilier pentru cuptoare la temperatură înaltă, schimbătoare de căldură, duze de ardere; În domeniile aerospațial și militar, este utilizat pentru fabricarea componentelor structurale ale navelor spațiale, cum ar fi motoarele, aripioarele spate și fuselajul, care pot îmbunătăți performanța și durata de viață a echipamentelor.
5. Ceramica SiC infiltrată cu siliciu (SiSiC)
Avantaje principale: Cel mai potrivit pentru producția industrială, cu timp scurt de sinterizare, temperatură scăzută, complet dens și nedeformat, compus din matrice SiC și fază Si infiltrată, împărțit în două procese: infiltrare lichidă și infiltrare gazoasă. Cea din urmă are un cost mai mare, dar o densitate și o uniformitate mai bune ale siliciului liber.
Aplicații tipice: porozitatea redusă, etanșeitatea bună la aer și rezistența scăzută contribuie la eliminarea electricității statice, sunt potrivite pentru producerea de piese mari, complexe sau goale, utilizate pe scară largă în echipamentele de procesare a semiconductorilor; Datorită modulului său de elasticitate ridicat, greutății reduse, rezistenței ridicate și etanșeității excelente, este materialul de înaltă performanță preferat în domeniul aerospațial, care poate rezista la sarcini în medii spațiale și poate asigura precizia și siguranța echipamentelor.
Data publicării: 02 septembrie 2025