Miksi valita paineeton sintraus piikarbidikeraamiseen valmistukseen?

Piikarbidi (SiC) keramiikka, jotka tunnetaan korkeasta kovuudestaan, lujuudestaan, korkean lämpötilan kestävyydestään ja korroosionkestävyydestään, löytävät laajoja sovelluksia ilmailu-, petrokemian- ja integroitujen piirien teollisuudessa. Koska useimmat piikarbidituotteet ovat korkean jalostusarvon tuotteita, markkinapotentiaali on huomattava, ja se herättää merkittävää huomiota eri maista ja muodostuu materiaalitieteen tutkimuksen keskipisteeksi. Kuitenkin erittäin korkea synteesilämpötila ja piikarbidikeramiikan tiheän sintraamisen vaikeus ovat rajoittaneet niiden kehitystä. Sintrausprosessi on ratkaiseva piikarbidikeramiikassa.

Miten sintrausmenetelmiä verrataan: reaktiosintraus vs. paineeton sintraus?

Piikarbidilla on vahvoja kovalenttisia sidoksia sisältävä yhdiste, jolla on alhainen diffuusionopeus sintrauksen aikana, koska sen rakenteelliset ominaisuudet tarjoavat korkean kovuuden, korkean lujuuden, korkean sulamispisteen ja korroosionkestävyyden. Tämä edellyttää sintrauslisäaineiden käyttöä ja ulkoista painetta tiivistymisen saavuttamiseksi. Tällä hetkellä sekä piikarbidin reaktiosintraus että paineeton sintraus ovat saavuttaneet merkittäviä edistysaskeleita tutkimuksessa ja teollisissa sovelluksissa.

ReaktiosintrausprosessiSiC keramiikkaon lähes verkon muotoinen sintraustekniikka, jolle on ominaista minimaalinen kutistuminen ja koon muutokset sintrauksen aikana. Se tarjoaa etuja, kuten alhaiset sintrauslämpötilat, tiheät tuoterakenteet ja alhaiset tuotantokustannukset, joten se soveltuu suurten, monimutkaisten SiC-keraamisten tuotteiden valmistukseen. Menetelmällä on kuitenkin haittoja, mukaan lukien monimutkainen raaka-aineen alkuvalmistelu ja mahdollinen sivutuotteiden saastuminen. Lisäksi käyttölämpötila-alue reaktio-sintrattuSiC keramiikkarajoittaa vapaa Si-sisältö; yli 1400°C:ssa materiaalin lujuus heikkenee nopeasti johtuen vapaan Si:n sulamisesta.

Tyypillisiä eri lämpötiloissa sintratun piikarbidikeramiikan mikrorakenteita

Piikarbidin paineeton sintraustekniikka on vakiintunut, ja sen etuja ovat muun muassa kyky käyttää erilaisia ​​muovausprosesseja, tuotteen muotoa ja kokoa koskevien rajoitusten ylittäminen sekä korkea lujuus ja sitkeys sopivilla lisäaineilla. Lisäksi paineeton sintraus on yksinkertaista ja soveltuu erimuotoisten keraamisten komponenttien massatuotantoon. Se on kuitenkin kalliimpaa kuin reaktiosintrattu piikarbidi käytetyn piikarbidijauheen korkeamman hinnan vuoksi.

Paineeton sintraus sisältää pääasiassa kiinteä- ja nestefaasisintrauksen. Verrattuna kiinteäfaasiseen, paineettomaan sintrattuun piikarbidiin, reaktiosintrattu piikarbidi on huono korkeissa lämpötiloissa, erityisesti sen taivutuslujuuden vuoksi.SiC keramiikkaputoaa jyrkästi yli 1400°C, ja niillä on heikko kestävyys vahvoja happoja ja emäksiä vastaan. Sitä vastoin paineeton kiinteäfaasisintrattuSiC keramiikkaosoittavat ylivoimaisia ​​mekaanisia ominaisuuksia korkeissa lämpötiloissa ja parempaa korroosionkestävyyttä vahvoissa hapoissa ja emäksissä.

Teknologia reaktiosidotetun piikarbidin valmistukseen

Mitä ovat tutkimuskehitykset paineettomassa sintraustekniikassa?

Kiinteäfaasisintraus: KiinteäfaasisintrausSiC keramiikkasisältää korkeita lämpötiloja, mutta tuloksena on vakaat fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, erityisesti lujuuden säilyttäminen korkeissa lämpötiloissa, mikä tarjoaa ainutlaatuisen käyttöarvon. Lisäämällä booria (B) ja hiiltä © piikarbidiin, boori täyttää piikarbidin raerajat ja korvaa osittain hiilen piikarbidissa kiinteän liuoksen muodostamiseksi, kun taas hiili reagoi pinnan SiO2:n ja SiC:n epäpuhtauden kanssa. Nämä reaktiot vähentävät raerajaenergiaa ja lisäävät pintaenergiaa, mikä tehostaa sintraamisen liikkeellepanevaa voimaa ja edistää tiivistymistä. 1990-luvulta lähtien B:n ja C:n käyttöä lisäaineina piikarbidin paineettomassa sintrauksessa on käytetty laajasti eri teollisuuden aloilla. Suurin etu on toisen faasin tai lasimaisen faasin puuttuminen raerajoista, mikä johtaa puhtaisiin raerajoihin ja erinomaiseen suorituskykyyn korkeissa lämpötiloissa, vakaa 1600 °C:seen asti. Haittapuolena on, että täydellistä tiivistymistä ei saavuteta, ja jyvien kulmissa on suljettuja huokosia, ja korkeat lämpötilat voivat johtaa jyvien kasvuun.

Nestefaasisintraus: Nestefaasisintrauksessa sintrausapuaineita lisätään tyypillisesti pieninä prosenttiosuuksina, ja tuloksena oleva rakeiden välinen faasi voi säilyttää huomattavia oksideja sintrauksen jälkeen. Tämän seurauksena nestefaasisintratulla piikarbidilla on taipumus murtua raerajoja pitkin, mikä tarjoaa korkean lujuuden ja murtolujuuden. Kiinteäfaasisintraukseen verrattuna sintrauksen aikana muodostuva nestefaasi alentaa tehokkaasti sintrauslämpötilaa. Al2O3-Y2O3-järjestelmä oli yksi varhaisimmista ja houkuttelevimmista järjestelmistä, joita on tutkittu nestefaasisintraukseen.SiC keramiikka. Tämä järjestelmä mahdollistaa tiivistämisen suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa. Esimerkiksi näytteiden upottaminen jauhepetiin, joka sisältää Al2O3:a, Y2O3:a ja MgO:ta, helpottaa nestefaasin muodostumista MgO:n ja pinnan SiO2:n välisten reaktioiden kautta piikarbidihiukkasten päällä, mikä edistää tiivistymistä hiukkasten uudelleenjärjestelyn ja sulan uudelleensaostumisen kautta. Lisäksi SiC:n paineettomassa sintrauksessa lisäaineina käytetty Al2O3, Y2O3 ja CaO johtavat materiaaliin Al5Y3O12-faasien muodostumiseen; CaO-pitoisuuden kasvaessa ilmaantuu CaY2O4-oksidifaaseja, jotka muodostavat nopeita tunkeutumisreittejä raerajoille ja parantavat materiaalin sintrautuvuutta.

Kuinka lisäaineet tehostavat paineetonta sintraustaSiC Keramiikka?

Lisäaineet voivat lisätä paineettoman sintrauksen tiivistymistäSiC keramiikka, alentaa sintrauslämpötilaa, muuttaa mikrorakennetta ja parantaa mekaanisia ominaisuuksia. Lisäainejärjestelmien tutkimus on kehittynyt yksikomponenttijärjestelmistä monikomponenttijärjestelmiin, ja jokaisella komponentilla on ainutlaatuinen rooli tehostaessaanSiC keramiikkasuorituskykyä. Lisäaineiden käyttöönotolla on kuitenkin myös haittapuolia, kuten lisäaineiden ja piikarbidin väliset reaktiot, jotka tuottavat kaasumaisia ​​sivutuotteita, kuten Al2O:ta ja CO:ta, mikä lisää materiaalin huokoisuutta. Lisäaineiden huokoisuuden vähentäminen ja painonpudotusvaikutusten lieventäminen ovat keskeisiä tutkimusalueita tulevassa nestefaasisintrauksessa.SiC keramiikka.**

Me Semicorexilla olemme erikoistuneetSiC Keramiikkaja muut puolijohteiden valmistuksessa käytettävät keraamiset materiaalit, jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset lisätietoja, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä.

Yhteyspuhelin: +86-13567891907

Sähköposti: sales@semicorex.com