Τι είναι το SIC κεραμικό;

Κεραμικόςείναι ένα κεραμικό υλικό που παράγεται από την αντίδραση στοιχείων πυριτίου (SI) και άνθρακα (C), με εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα, αντοχή στη θερμότητα και χημική σταθερότητα. Δεν έχει μόνο εκτεταμένες εφαρμογές στη βιομηχανία, αλλά κατέχει επίσης σημαντική θέση στον τομέα της υψηλής τεχνολογίας.

Τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά των κεραμικών SIC

1. Υψηλή σκληρότητα

Η σκληρότητα των κεραμικών SIC είναι εξαιρετικά υψηλή, δεύτερη μόνο σε εκείνη του διαμαντιού. Η σκληρότητα του MOHS φτάνει τα 9, καθιστώντας την ικανή να φοράει και να κόβει άλλα μαλακότερα υλικά. Για το λόγο αυτό, τα κεραμικά SIC χρησιμοποιούνται συχνά για την παραγωγή εργαλείων κοπής, εξαρτημάτων ανθεκτικών στη φθορά και άλλων εφαρμογών που απαιτούν αντίσταση στη φθορά.

2. Υψηλή αντίσταση θερμότητας

Το καρβίδιο του πυριτίου έχει εξαιρετική σταθερότητα υψηλής θερμοκρασίας και μπορεί να διατηρήσει τη σταθερότητα των φυσικών και χημικών του ιδιοτήτων σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας άνω των 1600 ℃. Αυτό καθιστά τα κεραμικά SIC έχουν αναντικατάστατα πλεονεκτήματα στις εφαρμογές σε υψηλές θερμοκρασίες, όπως τα εξαρτήματα του κινητήρα και τα υλικά του λέβητα.

3. Εξαιρετική χημική σταθερότητα

Τα κεραμικά SIC έχουν ισχυρή αντίσταση στα πιο όξινα και αλκαλικά διαλύματα και τα διαβρωτικά αέρια. Αυτό επέτρεψε να εφαρμοστεί ευρέως σε πολύ διαβρωτικά περιβάλλοντα σε βιομηχανίες όπως η χημική μηχανική και η μεταλλουργία.

4. Χαμηλή πυκνότητα

Αν και τα κεραμικά SIC έχουν υψηλή σκληρότητα και ισχυρή αντοχή στη θερμότητα, η πυκνότητα τους είναι σχετικά χαμηλή και έχουν καλά ελαφριά χαρακτηριστικά. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τις βιομηχανίες αεροδιαστημικής και αυτοκινητοβιομηχανίας που απαιτούν ελαφριά υλικά.

Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης των κεραμικών SIC έχει μεγάλη σημασία. Μέσω εκτεταμένης έρευνας και εξερεύνησης από πολυάριθμους ερευνητές, έχουν αναπτυχθεί διαδοχικά διάφορες τεχνικές πυροσυσσωμάτωσης, συμπεριλαμβανομένης της πυροσυσσωμάτωσης, του καυτού πυροσυσσωμάτωσης, της πυροσυσσωμάτωσης της αντίδρασης, της καυτής ισοστατικής πυροσυσσωμάτωσης και άλλων.

Ασυνείδητος

Η άσχημη συσσώρευση θεωρείται ως η πιο ελπιδοφόρα μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης για το SIC. Σύμφωνα με διαφορετικούς μηχανισμούς πυροσυσσωμάτωσης, η πυροσυσσωμάτωση χωρίς πίεση μπορούν να χωριστούν σε πυροσυσσωμάτωση στερεάς φάσης και πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης. Προσθέτοντας ταυτόχρονα μια κατάλληλη ποσότητα Β και C (με περιεκτικότητα σε οξυγόνο μικρότερη από 2%) στην εξαιρετικά β-SIC σκόνη, το σώμα SIC με πυκνότητα υψηλότερη από το 98% θα συγκεντρωθεί στο 2020 ℃.

Καυτή συμπιεστική συσσώρευση

Το καθαρό SIC μπορεί να είναι πυκνοκατοικημένο μόνο σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες χωρίς πρόσθετα πυροσυσσωμάτωσης. Ως εκ τούτου, πολλοί άνθρωποι εφαρμόζουν διαδικασίες πυροσυσσωμάτωσης με θερμό πίεση για το SIC. Το αλουμίνιο και ο σίδηρος είναι τα πιο αποτελεσματικά πρόσθετα για την προώθηση της πυροσυσσωμάτωσης του SIC. Επιπλέον, η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης με θερμό πίεση μπορεί να παράγει μόνο τμήματα SIC με απλά σχήματα και η ποσότητα των προϊόντων που παράγονται από τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης της εφάπαξ είναι πολύ μικρή, η οποία δεν ευνοεί τη βιομηχανική παραγωγή.

Αντιδραστική συσσώρευση

Το καρβίδιο του πυριτίου με το ακρίβεια, το οποίο επίσης είναι γνωστό ως καρβίδιο του πυριτίου που έχει υποστεί αυτόματη αντίδραση, αναφέρεται στη διαδικασία κατά την οποία οι πορώδεις χαλύβδινες δοχείες αντιδρούν με φάσεις αερίου ή υγρών για τη βελτίωση της ποιότητας των δοχείων, τη μείωση του πορώδους και την πυρκαγιά των τελικών προϊόντων με ορισμένη ακρίβεια και ακρίβεια διαστάσεων. Η σκόνη α-SIC αναμιγνύεται με γραφίτη σε ένα ορισμένο ποσοστό και θερμαίνεται σε περίπου 1650 ℃ για να σχηματίσει ένα μπιλιάρδο. Εν τω μεταξύ, διεισδύει μέσω του Si φάσης αερίου ή διεισδύει στο μπιλιάρδο, αντιδρά με γραφίτη για να σχηματίσει β-SIC και συνδυάζεται με τα υπάρχοντα σωματίδια α-SIC. Όταν το SI είναι πλήρως διεισδυτικό, ένα αντιδραστικό πυροσυσσωρευμένο σώμα με πλήρη πυκνότητα και δεν μπορεί να ληφθεί συρρίκνωση διαστάσεων. Σε σύγκριση με άλλες διεργασίες πυροσυσσωμάτωσης, η διασταυρούμενη μεταβολή της πυροσυσσωμάτωσης της αντίδρασης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πυκνοποίησης είναι σχετικά μικρή και μπορούν να παραχθούν προϊόντα με ακριβείς διαστάσεις. Ωστόσο, η παρουσία μιας μεγάλης ποσότητας SIC στο πυροσυσσωρευμένο σώμα επιδεινώνει την απόδοση υψηλής θερμοκρασίας των κεραμικών SIC που έχει σχέση με την αντίδραση.

Ισοστατική συμπιέση

Προκειμένου να ξεπεραστούν οι αδυναμίες της παραδοσιακής διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης, υιοθετείται η καυτή ισοστατική τεχνολογία πυροσυσσωμάτωσης. Υπό την κατάσταση του 1900 ℃, ελήφθησαν κεραμικά λεπτής κρυσταλλικής φάσης με πυκνότητα μεγαλύτερη από 98 και η αντοχή κάμψης σε θερμοκρασία δωματίου θα μπορούσε να φτάσει τα 600MPa. Αν και η καυτή ισοστατική συσσώρευση μπορεί να παράγει προϊόντα σύνθετης και πυκνής φάσης με καλές μηχανικές ιδιότητες, η πυροσυσσωμάτωση του ισχίου πρέπει να σφραγίσει το κενό, καθιστώντας δύσκολη την επίτευξη βιομηχανικής παραγωγής.