SiC Seramiklerinin Hazırlanma Süreci

Silisyum karbür seramikleryapısal seramiklerde en yaygın kullanılan malzemeler arasında yer almaktadır. Silisyum karbür seramikler, nispeten düşük termal genleşmeleri, yüksek özgül mukavemetleri, yüksek termal iletkenlikleri ve sertlikleri, aşınma ve korozyon dirençleri ve en önemlisi 1650°C'ye kadar yüksek sıcaklıklarda bile iyi performansı koruyabilmeleri nedeniyle çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Silisyum karbür seramikler için yaygın sinterleme yöntemleri şunları içerir: basınçsız sinterleme, reaksiyon sinterlemesi ve yeniden kristalizasyon sinterlemesi.

1. Reaksiyonla sinterlenmiş SiC (RBSiC)

Reaksiyon sinterlemesi, bir karbon kaynağının silisyum karbür tozuyla karıştırılmasını, bir kompakt oluşturulmasını ve ardından sıvı silikonun yüksek sıcaklıkta kompakta sızmasına ve yoğunlaşmayı sağlayacak şekilde β-SiC oluşturmak üzere karbonla reaksiyona girmesine izin verilmesini içerir. Sıfıra yakın büzülme sergileyerek büyük ve karmaşık parçalar için uygun hale getirir. Aynı zamanda düşük sinterleme sıcaklığına ve düşük maliyete sahiptir, ancak serbest silikon, yüksek sıcaklık performansını azaltabilir.

Reaksiyonla sinterlenmiş SiC, yüksek mukavemet, korozyon direnci ve oksidasyon direnci gibi mükemmel mekanik özelliklere sahip oldukça çekici bir yapısal seramiktir. Ayrıca, düşük sinterleme sıcaklığı, düşük sinterleme maliyeti ve net şekle yakın şekillendirme özelliklerine sahiptir.

Reaksiyon sinterleme işlemi basittir. Yeşil bir gövde hazırlamak için bir karbon kaynağının ve SiC tozunun karıştırılmasını, ardından yüksek sıcaklıktaki kılcal kuvvet altında erimiş silikonun gözenekli yeşil gövdeye sızmasını içerir. Bu erimiş silikon, yeşil gövde içindeki karbon kaynağı ile reaksiyona girerek bir β-SiC fazı oluşturur ve bu faz aynı anda orijinal α-SiC ile sıkı bir şekilde bağlanır. Geriye kalan gözenekler erimiş silikonla doldurularak seramik malzemenin yoğunlaşması sağlanır. Sinterleme sırasında boyut küçültülerek net şekle yakın şekillendirme elde edilir ve gerektiğinde karmaşık şekillerin üretilmesine olanak sağlanır. Bu nedenle çeşitli seramik ürünlerin endüstriyel üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Uygulamalar açısından, yüksek sıcaklık fırın mobilyası malzemeleri, radyant tüpler, ısı eşanjörleri ve kükürt giderme nozulları, reaksiyonla sinterlenmiş silisyum karbür seramiklerin tipik uygulamalarıdır. Ayrıca silisyum karbürün düşük termal genleşme katsayısı, yüksek elastik modülü ve net şekle yakın şekillendirme özellikleri nedeniyle reaksiyonla sinterlenmiş silisyum karbür aynı zamanda uzay aynaları için ideal bir malzemedir. Ayrıca levha boyutunun ve ısıl işlem sıcaklığının artmasıyla birlikte reaksiyonla sinterlenmiş silisyum karbür yavaş yavaş kuvars camın yerini alıyor. Kısmi bir silikon fazı içeren yüksek saflıkta silisyum karbür (SiC) bileşenleri, yüksek saflıkta silisyum karbür tozu ve yüksek saflıkta silisyum kullanılarak üretilebilir. Bu bileşenler, elektron tüpü ve yarı iletken plaka üretim ekipmanlarına yönelik destek armatürlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

2. Basınçsız sinterlenmiş SiC(SSiC)

Basınçsız sinterleme, katı fazlı ve sıvı fazlı sinterlemeye ayrılır: B/C katkı maddelerinin eklenmesiyle katı fazlı sinterleme, yüksek sıcaklıklarda katı fazlı difüzyon yoğunlaşmasını sağlar, bu da iyi bir yüksek sıcaklık performansı sağlar, ancak tane irileşmesine neden olur. Sıvı fazlı sinterleme, sıvı faz oluşturmak için Al2O3-Y2O3 gibi katkı maddeleri kullanır, sıcaklığı düşürür, böylece daha ince taneler ve daha yüksek tokluk elde edilir. Bu teknoloji düşük maliyetlidir, çeşitli şekillere izin verir ve sızdırmazlık halkaları, yataklar ve kurşun geçirmez zırh gibi hassas yapısal bileşenler için uygundur.

Basınçsız sinterleme, SiC için en umut verici sinterleme yöntemi olarak kabul edilir. Bu yöntem, çeşitli şekillendirme işlemlerine uyarlanabilir, daha düşük üretim maliyetlerine sahiptir, şekil veya boyutla sınırlı değildir ve seri üretim için en yaygın ve en kolay sinterleme yöntemidir.

Basınçsız sinterleme, eser miktarda oksijen içeren β-SiC'ye bor ve karbon eklenmesini ve %98 teorik yoğunluğa sahip silisyum karbür sinterlenmiş bir gövde elde etmek için inert bir atmosferde yaklaşık 2000°C'de sinterlemeyi içerir. Bu yöntemin genel olarak iki yaklaşımı vardır: katı hal sinterlemesi ve sıvı hal sinterlemesi. Basınçsız katı hal sinterlenmiş silisyum karbür, yüksek yoğunluk ve saflık sergiler ve özellikle benzersiz yüksek termal iletkenliğe ve mükemmel yüksek sıcaklık dayanımına sahiptir, bu da büyük boyutlu ve karmaşık şekilli seramik cihazlara işlenmesini kolaylaştırır.

Basınçsız sinterlenmiş silisyum karbür ürünler: (a) seramik contalar; (b) seramik yataklar; (c) kurşun geçirmez plakalar

Uygulamalar açısından, SiC'nin basınçsız sinterlenmesinin kullanımı basit, orta derecede uygun maliyetli ve çeşitli şekillerde seramik parçaların seri üretimi için uygundur. Aşınmaya dayanıklı ve korozyona dayanıklı sızdırmazlık halkalarında, kayar yataklarda vb. yaygın olarak kullanılır. Ayrıca, basınçsız sinterlenmiş silisyum karbür seramikler, yüksek sertlikleri, düşük özgül ağırlıkları, iyi balistik performansları, kırılma sonrasında daha fazla enerji absorbe edebilme yetenekleri ve düşük maliyetleri nedeniyle araç ve gemi koruması gibi kurşun geçirmez zırhların yanı sıra sivil kasalar ve zırhlı kamyonlarda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Kurşun geçirmez bir zırh malzemesi olarak çoklu darbelere karşı mükemmel direnç gösterir ve genel koruyucu etkisi sıradan silisyum karbür seramiklerden daha üstündür. Hafif silindirik seramik koruyucu zırhta kullanıldığında kırılma noktası 65 tonun üzerine çıkabilir ve sıradan silisyum karbür seramiklerin kullanıldığı silindirik seramik koruyucu zırha göre çok daha iyi koruyucu performans sergiler.

3. Yeniden kristalize edilmiş sinterlenmiş SiC seramikleri (R-SiC)

Yeniden kristalleştirme sinterlemesi, kademeli kaba ve ince SiC parçacıklarını ve yüksek sıcaklıkta işlemi içerir. İnce parçacıklar, kaba parçacıkların boynunda buharlaşıp yoğunlaşarak, tanecik sınırındaki yabancı maddeleri içermeyen bir köprü yapısı oluşturur. Ürün %10-20 gözenekliliğe, iyi ısı iletkenliğine ve termal şok direncine sahiptir, ancak mukavemeti düşüktür. Hacimsel büzülme yapmaz ve gözenekli fırın mobilyaları vb. için uygundur.

Yeniden kristalleştirme sinterleme teknolojisi, sinterleme yardımcılarının eklenmesini gerektirmediğinden yaygın ilgi görmüştür. Yeniden kristalleştirme sinterlemesi, ultra yüksek saflıkta, büyük ölçekli SiC seramik cihazlarının hazırlanmasında en yaygın yöntemdir. Yeniden kristalize edilmiş sinterlenmiş SiC seramiklerinin (R-SiC) hazırlanma süreci şu şekildedir: Farklı parçacık boyutlarındaki kaba ve ince SiC tozları belirli oranlarda karıştırılarak, slip döküm, kalıplama, ekstrüzyon gibi işlemlerle yeşil ham parçalar halinde hazırlanır. Daha sonra yeşil boşluklar, inert bir atmosfer altında 2200 ~ 2450 ° C'lik yüksek bir sıcaklıkta ateşlenir. Son olarak, ince parçacıklar yavaş yavaş bir gaz fazına buharlaşır ve kaba parçacıklarla temas noktalarında yoğunlaşarak R-SiC seramikleri oluşturur.

R-SiC yüksek sıcaklıklarda oluşur ve elmastan sonra ikinci bir sertliğe sahiptir. SiC'nin yüksek sıcaklık dayanımı, güçlü korozyon direnci, mükemmel oksidasyon direnci ve iyi termal şok direnci gibi mükemmel özelliklerinin çoğunu korur. Bu nedenle yüksek sıcaklıktaki fırın mobilyaları, ısı eşanjörleri veya yanma memeleri için ideal bir aday malzemedir. Havacılık ve askeri alanlarda, yeniden kristalize silisyum karbür, havacılık araçlarının motorlar, kuyruk kanatları ve gövdeler gibi yapısal bileşenlerinin üretiminde kullanılır. Üstün mekanik özellikleri, korozyon direnci ve darbe direnci nedeniyle havacılık araçlarının performansını ve servis ömrünü büyük ölçüde artırabilir.

Semicorex özelleştirilmiş tekliflerSiC ürünleri. Herhangi bir sorunuz varsa veya ek ayrıntılara ihtiyacınız varsa, lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
İletişim telefonu numarası +86-13567891907
E-posta: sales@semicorex.com