У огромној области науке о материјалима, силицијум-карбидна керамика је постала „миљеница“ многих високотехнолошких области због својих одличних својстава као што су висока тврдоћа, висока чврстоћа, добра термичка стабилност и хемијска стабилност. Од ваздухопловства до производње полупроводника, од возила нових енергија до индустријских машина, силицијум-карбидна керамика игра незаобилазну улогу. У процесу припреме силицијум-карбидне керамике, метода синтеровања је кључни фактор који одређује њена својства и опсег примене. Данас ћемо се позабавити процесом синтеровања силицијум-карбида и фокусирати се на истраживање јединствених предности реакционог синтеровања.силицијум-карбидна керамика.
Уобичајене методе синтеровања силицијум карбида
Постоје различите методе синтеровања силицијум карбида, свака са својим јединственим принципима и карактеристикама.
1. Синтеровање врућим пресовањем: Ова метода синтеровања подразумева стављање праха силицијум карбида у калуп, примену одређеног притиска током загревања, како би се истовремено завршили процеси обликовања и синтеровања. Синтеровање врућим пресовањем може добити густу силицијум карбидну керамику на релативно ниским температурама и у кратком временском периоду, са фином величином зрна и добрим механичким својствима. Међутим, опрема за синтеровање врућим пресовањем је сложена, трошкови калупа су високи, захтеви производног процеса су строги и могу се припремити само делови једноставног облика, што резултира ниском ефикасношћу производње, што донекле ограничава њену примену у великим размерама.
2. Синтеровање под атмосферским притиском: Синтеровање под атмосферским притиском је процес синтеровања силицијум карбида загревањем на 2000-2150 ℃ под атмосферским притиском и условима инертне атмосфере, додавањем одговарајућих помоћних средстава за синтеровање. Подељен је на два процеса: синтеровање у чврстом стању и синтеровање у течној фази. Синтеровање у чврстој фази може постићи високу густину силицијум карбида, без стаклене фазе између кристала, и одлична механичка својства на високим температурама; Синтеровање у течној фази има предности ниже температуре синтеровања, мање величине зрна и побољшане чврстоће материјала на савијање и жилавости на лом. Синтеровање под атмосферским притиском нема ограничења у погледу облика и величине производа, ниске трошкове производње и одлична свеобухватна својства материјала, али је температура синтеровања висока, а потрошња енергије велика.
3. Реакционо синтеровање: Реакционо синтеровани силицијум карбид први је предложио П. Попер 1950-их. Процес укључује мешање извора угљеника и праха силицијум карбида, и припрему зеленог тела методама као што су бризгање, суво пресовање или хладно изостатско пресовање. Затим се грејач загрева на температуру изнад 1500 ℃ под вакуумом или инертном атмосфером, у ком тренутку се чврсти силицијум топи у течни силицијум, који инфилтрира грејач који садржи поре капиларним дејством. Течни силицијум или силицијумска пара подлежу хемијској реакцији са C у зеленом телу, а in situ генерисани β-SiC се комбинује са оригиналним SiC честицама у зеленом телу да би се формирали реакцијски синтеровани силицијум карбид керамички материјали.
Предности реакционог синтеровања силицијум-карбидне керамике
У поређењу са другим методама синтеровања, реакцијско синтерована силицијум карбид керамика има многе значајне предности:
1. Ниска температура синтеровања и контролисани трошкови: Температура реакционог синтеровања је обично нижа од атмосферске температуре синтеровања, што значајно смањује потрошњу енергије и захтеве за високим температурним перформансама опреме за синтеровање. Нижа температура синтеровања значи ниже трошкове одржавања опреме и смањену потрошњу енергије током производног процеса, што ефикасно смањује трошкове производње. Због тога реакционо синтерована силицијум карбид керамика има значајне економске предности у производњи великих размера.
2. Формирање скоро нето величине, погодно за сложене структуре: Током процеса реакционог синтеровања, материјал се готово не скупља. Ова карактеристика га чини посебно погодним за припрему великих, сложених структурних компоненти. Било да су у питању прецизне механичке компоненте или велике компоненте индустријске опреме, реакционо синтерована силицијум карбид керамика може прецизно испунити захтеве дизајна, смањити накнадне кораке обраде, побољшати ефикасност производње, а такође смањити губитак материјала и повећање трошкова узроковано обрадом.
3. Висок степен згушњавања материјала: Разумном контролом реакционих услова, реакционим синтеровањем може се постићи висок степен згушњавања силицијум карбидне керамике. Густа структура даје материјалу одлична механичка својства, као што су висока чврстоћа на савијање и чврстоћа на притисак, омогућавајући му да одржи структурни интегритет под значајним спољним силама. Истовремено, густа структура такође побољшава отпорност на хабање и корозију материјала, омогућавајући му стабилан рад у тешким радним условима и продужавајући му век трајања.
4. Добра хемијска стабилност: Реакцијски синтерована силицијум карбидна керамика има одличну отпорност на јаке киселине и растопљене метале. У индустријама као што су хемијска и металуршка, опрема често мора да дође у контакт са различитим корозивним медијима. Реакцијски синтерована силицијум карбидна керамика може ефикасно да се одупре ерозији ових медија, обезбеди нормалан рад опреме, смањи трошкове одржавања и замене и побољша континуитет и стабилност производње.
Широко применљив у разним областима
Са овим предностима, реакционо синтерована силицијум карбидна керамика се широко користи у многим областима. У области опреме за пећи на високим температурама, може да издржи окружења са високим температурама и осигура ефикасан рад пећи; у измењивачима топлоте, њихова одлична топлотна проводљивост и отпорност на корозију чине их идеалним избором материјала; у опреми за заштиту животне средине, као што су млазнице за десумпоризацију, може да одоли ерозији корозивних медија и осигура дугорочно стабилан рад опреме. Поред тога, реакционо синтерована силицијум карбидна керамика такође игра важну улогу у врхунским областима као што су фотонапонска енергија и ваздухопловство.
Реакционо синтерована силицијум карбидна керамика заузима важно место у породици силицијум карбидне керамике због својих јединствених предности. Са континуираним напретком технологије и континуираном оптимизацијом процеса, верује се да ће реакционо синтерована силицијум карбид керамика показати своје одличне перформансе у више области, пружајући снажну материјалну подршку за развој различитих индустрија.
Време објаве: 13. јун 2025.