Materiały ceramiczne z węglików krzemowych

Ze względu na ich doskonały odporność na zużycie, przewodność cieplna, Odporność na utlenianie, i wybitne właściwości mechaniczne o wysokiej temperaturze, Krzemowy węglik (Sic) Ceramika jest szeroko stosowana w łożyskach precyzyjnych, pieczęcie, Rotory turbinowe, komponenty optyczne, Dysze w wysokiej temperaturze, części wymiennika ciepła, i materiały reaktora nuklearnego. Jednakże, Silne kowalencyjne wiązanie i niski współczynnik dyfuzji SIC stanowią znaczące wyzwania w osiągnięciu poinformowania spiekania podczas wytwarzania. Zatem, Procesy spiekania mają kluczowe znaczenie dla produkcji ceramiki o wysokiej wydajności SIC.

Obecne metody przygotowywania gęstej ceramiki sic obejmują Wiązanie reakcji (wspólny), bez presji/spiekanie atmosferyczne (wspólny), spiekanie rekrystalizacyjne, gorące naciskanie, i gorące isostatyczne naciskanie. Właściwości ceramiki SIC różnią się w zależności od procesu produkcyjnego. Więc, Jakie są skróty SSIC, Sisic, RBSIC, I RSIC reprezentować?

Reakcja związana z węglikiem krzemowym (RBSIC/SISIC)

Przegląd procesu

Stopniowa mieszanka sic proszku (1–10 μm) a węgiel jest kształtowany w zielone ciało. W wysokich temperaturach, Występuje infiltracja krzemu: Krzem reaguje z węglem, tworząc dodatkowy sic, wiązanie z oryginalną matrycą SIC. Istnieją dwie metody infiltracji krzemowej:

1. Infiltracja w fazie cieczy: W temperaturze 1 450–1 470 ° C. (Punktem topnienia krzemu), płynny silikon wchodzi w pory poprzez działanie naczyń włosowatych i reaguje z węglem.
2. Infiltracja fazy pary: Powyżej temperatury topnienia Krzemowego, Pary silikonowe infiltruje zielone ciało.

Przepływ procesu:
Sic proszek + C proszek + spoiwo → Kształtowanie → Suszenie → Usuwanie spoiwa w atmosferze ochronnej → Infiltracja krzemu →.

Kluczowe notatki

• RBSIC zawiera 8–15% darmowy krzem, czyniąc to SI/SIC Composite zamiast czystego sic.
• Darmowe ograniczenia silikonowe temperatury robocze do poniżej 1400 ° C.; Wytrzymanie gwałtownie przekracza to z powodu topnienia krzemowego.
• Infiltracja fazy pary zmniejsza bezpłatną zawartość krzemu (<10%), Poprawa wydajności.

Charakterystyka i zastosowania

• Zalety: Niska temperatura spiekania, opłacalny, tworząc się w kształcie shape z <3% skurcz, Idealny do dużych/złożonych komponentów (NP., meble do pieca, tygle, wymienniki ciepła).
• Zastosowania: Części RBSIC o wysokiej czystości (NP., Półprzewodniki obchodzące się) Wymień kwarc w elektronice. Znani producenci to Wielka Brytania Refel i Japonia Szkło Asahi.
• Ograniczenia: Wolny krzem zmniejsza odporność na zużycie i stabilność chemiczna (podatne na kwas alkaliczny/hf).

Klasyczna aplikacja: Spiralne dysze do szorowania gazu, chłodzenie, i tłumienie ognia.

(Ogólne zastosowania dysz spiralnych: Szorowanie gazu spalinowego; chłodzenie gazowe; Procesy szorowania i płukania; Ochrona przeciwpożarowa)

Pozbawione ciśnienia/atmosferyczne spiekane SIC (PSSIC)

Przegląd procesu

Spiekanie występuje o 2,000–2 150 ° C. pod gazem obojętnym bez ciśnienia zewnętrznego. Dodatki (NP., bor, węgiel, Y₂o₃-al₂o₃) promować zagęszczenie. Istnieją dwa podtypy:

1. Stał stał Spiekany sic (SSIC):
   • Wynalezione przez Prochazka (1974) stosując β-SIC z dodatkami B/C.
   • Czyste granice ziaren, Stabilność w wysokiej temperaturze (do 1600 ° C.), ale gruboziarniste ziarna i niska wytrzymałość złamań.
2. Spiekana w fazie cieczy SIC (LSIC):
   • Używa dodatków y₂o₃-al₂o₃ do niższych temperatur spiekania.
   • Drobne ziarna, poprawa wytrzymałości poprzez złamanie międzykrystaliczne.

Zastosowania

Uszczelki oporne na zużycie/korozję, namiar, i komponenty strukturalne.

Rekrystalizowany krzemowy węglik (RSIC)

Przegląd procesu

Proszki SIC o dużej czystości (gruboziarnisty + drobne ziarna) są spieknięte w 2,200–2,450 ° C. przez Kondensacja odparowań bez dodatków. Mechanizm bezwymiarowy zachowuje się 10–20% porowatość.

Charakterystyka i zastosowania

• Zalety: Porowata struktura (Porodowe pory), bardzo wysoka czystość (>99% Sic), Doskonały wstrząs termiczny/odporność chemiczna.
• Zastosowania: Meble o wysokiej temperaturze, Słoneczne konwertery termiczne, Filtry cząstek cząstek diesla, i komponenty metalurgiczne.

Krzemowy węgliek na gorąco (Hpsic)

Przegląd procesu

Gorące isostatyczne spiekanie (BIODRO) jest stworzenie materiału (proszek, Kościelne lub spiekane ciało) W procesie ogrzewania przechodzi różne zrównoważone ciśnienie, z obojętnym argonem gazowym lub azotem jako pożywką przenoszenia ciśnienia, za pomocą wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia w celu promowania wspólnego działania zagęszczenia procesu.

Proces bioder można podzielić na dwie kategorie:

1) proszki ceramiczne zamknięte bezpośrednio po spiekaniu biodra, TJ., Zestaw pakietu procesu biodra;

2) przez surowiec przez formowanie (Różnorodność ceramiki) Proces formowania może być), wstępnie odinformowane w celu osiągnięcia pewnej gęstości, Materiał nie jest otwartym stanem porów, a następnie przy wysokiej temperaturze biodra i wysokim ciśnieniu po leczeniu.

Charakterystyka

• Wysoka gęstość, drobne ziarna, Najwyższe właściwości mechaniczne.
• Ograniczenia: Wysoki koszt, złożone oprzyrządowanie, Ograniczona złożoność komponentów.

Spiekanie spiekania w osoczu węgliku krzemowego (SPSSIC)

Szybkie i wydajne spiekanie materiałów w niskich temperaturach można osiągnąć za pomocą spiekania plazmy wyładowczej (SP).

Po pierwsze, Surowiec jest umieszczony w formie grafitowej (Chociaż spiekanie w osoczu rozładowania jest podobne do nacisku na gorąco, nie używa pośredniego ogrzewania przez generator ciepła, ale prąd ogrzewa formę i proszek), a następnie temperatura jest gwałtownie podwyższona, a kęs jest poddawany ciśnieniu i prądowi pulsacyjnego DC, a spiekanie jest zakończone w krótkim czasie (Kiedy prąd jest bardzo wysoki, wytwarza ciepło joule i plazmę w próbce, a szybkie zagęszczenie osiąga się w obrębie 10 min). (Kiedy prąd jest wysoki, Ciepło joule i osocze są generowane w próbce, i szybkie zagęszczenie jest osiągane w obrębie 10 min, z względną gęstością 98-99.5%).

W porównaniu z konwencjonalnymi technikami spiekania do przygotowania ceramiki węglika o wysokiej gęstości, spiekanie plazmy wyładowcze ma szybszą szybkość ogrzewania, niższa temperatura spiekania, i krótszy czas spiekania. Naraz, Ze względu na bardzo krótki czas spiekania spiekania plazmy, Wzrost ziarna materiału ceramicznego jest ograniczony, dzięki czemu można utrzymać drobne i jednolite ziarna. Podobne do nacisku na gorąco i nacisku izostatyczne, Można to zrobić w mniej dużych rozmiarach.

Wniosek

Ceramika z węglików krzemowych wykazuje niezwykłą wszechstronność w różnych branżach, z procesami produkcyjnymi dyktującymi ich ostateczne nieruchomości i zastosowania. Wiązanie reakcji (RBSIC/SISIC) priorytetyzuje opłacalność i skalowalność dla dużych, skomplikowane komponenty, podczas spiekania bez presji (SSIC/LSIC) wyróżnia się produkcją wysokiej czystości, części odporne na zużycie. Rekrystalizowane sic (RSIC) rozwija się w ekstremalnych środowiskach termicznych i korozyjnych ze względu na jego ultra wysoką czystość i porowatą strukturę, podczas gdy sic na gorąco (HP sic) oferuje doskonałą wydajność mechaniczną dla wyspecjalizowanych, Komponenty w kształcie prostego. Pojawiające się techniki, takie jak spiekanie plazmy iskrowej. Inżynierowie muszą zrównoważyć takie czynniki, jak warunki pracy, Materialna czystość, Złożoność geometryczna, i budżet, aby wybrać optymalny wariant SIC, Zapewnienie dostosowania się do określonych wymagań przemysłowych i postępowanie granic technologicznych.