SiC Seramik Hazırlama için Neden Basınçsız Sinterlemeyi Seçmelisiniz?

Silisyum karbür (SiC) seramiklerYüksek sertliği, yüksek mukavemeti, yüksek sıcaklık direnci ve korozyon direnci ile bilinen bu malzemeler, havacılık, petrokimya ve entegre devre endüstrilerinde geniş uygulama alanları bulmaktadır. Çoğu SiC ürününün yüksek katma değerli ürünler olduğu göz önüne alındığında, pazar potansiyeli büyüktür, çeşitli ülkelerden önemli ilgi toplamaktadır ve malzeme bilimi araştırmalarının odak noktası haline gelmektedir. Ancak aşırı yüksek sentez sıcaklığı ve SiC seramiklerinin yoğun sinterlenmesinin zorluğu bunların gelişimini sınırlamıştır. Sinterleme işlemi SiC seramikleri için çok önemlidir.

Sinterleme Yöntemleri Nasıl Karşılaştırılır: Reaksiyon Sinterleme ve Basınçsız Sinterleme?

Güçlü kovalent bağlara sahip bir bileşik olan SiC, yüksek sertlik, yüksek mukavemet, yüksek erime noktası ve korozyon direnci sağlayan yapısal özellikleri nedeniyle sinterleme sırasında düşük difüzyon oranları sergiler. Bu, yoğunlaştırmayı sağlamak için sinterleme katkı maddelerinin ve dış basıncın kullanılmasını gerektirir. Şu anda, SiC'nin hem reaksiyon sinterlemesi hem de basınçsız sinterlemesi, araştırma ve endüstriyel uygulamalarda önemli ilerlemeler kaydetmiştir.

Reaksiyon sinterleme işlemiSiC seramiklerisinterleme sırasında minimum büzülme ve boyut değişiklikleri ile karakterize edilen, net şekle yakın bir sinterleme tekniğidir. Düşük sinterleme sıcaklıkları, yoğun ürün yapıları ve düşük üretim maliyetleri gibi avantajlar sunarak büyük, karmaşık şekilli SiC seramik ürünlerin hazırlanmasına uygun hale getirir. Bununla birlikte prosesin, yeşil gövdenin karmaşık bir başlangıç ​​hazırlığı ve yan ürünlerden kaynaklanan potansiyel kontaminasyon dahil olmak üzere dezavantajları vardır. Ek olarak, reaksiyon sinterlenmiş malzemenin çalışma sıcaklığı aralığıSiC seramikleriücretsiz Si ​​içeriği ile sınırlıdır; 1400°C'nin üzerinde serbest Si'nin erimesi nedeniyle malzemenin mukavemeti hızla azalır.

Çeşitli sıcaklıklarda sinterlenmiş SiC seramiklerinin tipik mikro yapıları

SiC için basınçsız sinterleme teknolojisi, çeşitli şekillendirme süreçlerini kullanma yeteneği, ürün şekli ve boyutundaki sınırlamaların üstesinden gelme ve uygun katkı maddeleri ile yüksek mukavemet ve tokluk elde etme gibi avantajlarla köklü bir yapıya sahiptir. Ayrıca basınçsız sinterleme basittir ve farklı şekillerdeki seramik bileşenlerin seri üretimi için uygundur. Ancak kullanılan SiC tozunun daha yüksek maliyeti nedeniyle reaksiyonla sinterlenmiş SiC'den daha pahalıdır.

Basınçsız sinterleme esas olarak katı faz ve sıvı faz sinterlemesini içerir. Katı faz basınçsız sinterlenmiş SiC ile karşılaştırıldığında, reaksiyonla sinterlenmiş SiC, özellikle bükülme mukavemeti nedeniyle zayıf yüksek sıcaklık performansı sergiler.SiC seramikleri1400°C'nin üzerine keskin bir şekilde düşerler ve güçlü asit ve bazlara karşı dirençleri zayıftır. Tersine, basınçsız katı faz sinterlenmişSiC seramikleriyüksek sıcaklıklarda üstün mekanik özellikler gösterir ve güçlü asit ve bazlarda daha iyi korozyon direnci gösterir.

Reaksiyona Bağlı SiC Üretim Teknolojisi

Basınçsız Sinterleme Teknolojisindeki Araştırma Gelişmeleri Nelerdir?

Katı Faz Sinterleme: Katı faz sinterlemesiSiC seramikleriyüksek sıcaklıklar içerir ancak kararlı fiziksel ve kimyasal özelliklerle sonuçlanır, özellikle yüksek sıcaklıklarda mukavemeti korur ve benzersiz uygulama değeri sunar. SiC'ye bor (B) ve karbon © eklendiğinde bor, SiC tane sınırlarını işgal eder, kısmen SiC'deki karbonu değiştirerek katı bir çözelti oluşturur, bu arada karbon yüzey SiO2 ve SiC'deki safsızlık Si ile reaksiyona girer. Bu reaksiyonlar tane sınırı enerjisini azaltır ve yüzey enerjisini arttırır, böylece sinterleme için itici gücü arttırır ve yoğunlaşmayı teşvik eder. 1990'lı yıllardan bu yana, SiC'nin basınçsız sinterlenmesi için B ve C'nin katkı maddesi olarak kullanılması çeşitli endüstriyel alanlarda yaygın olarak uygulanmaktadır. Başlıca avantajı, tanecik sınırlarında ikinci bir fazın veya camsı fazın bulunmamasıdır; bu da temiz tanecik sınırları ve 1600°C'ye kadar stabil, mükemmel yüksek sıcaklık performansı sağlar. Dezavantajı, tane köşelerinde bazı kapalı gözenekler nedeniyle tam yoğunlaşmanın sağlanamaması ve yüksek sıcaklıkların tane büyümesine yol açabilmesidir.

Sıvı Faz Sinterleme: Sıvı faz sinterlemesinde, sinterlemeye yardımcı maddeler genellikle küçük yüzdelerde eklenir ve sonuçta ortaya çıkan taneler arası faz, sinterleme sonrasında önemli miktarda oksitleri tutabilir. Sonuç olarak, sıvı fazda sinterlenmiş SiC, tane sınırları boyunca kırılma eğilimi gösterir ve yüksek mukavemet ve kırılma dayanıklılığı sunar. Katı faz sinterlemeyle karşılaştırıldığında, sinterleme sırasında oluşan sıvı faz, sinterleme sıcaklığını etkili bir şekilde düşürür. Al2O3-Y2O3 sistemi, sıvı faz sinterlemesi için incelenen en eski ve en çekici sistemlerden biriydi.SiC seramikleri. Bu sistem nispeten düşük sıcaklıklarda yoğunlaşmayı mümkün kılar. Örneğin, numunelerin Al2O3, Y2O3 ve MgO içeren bir toz yatağına gömülmesi, SiC parçacıkları üzerinde MgO ile yüzey SiO2 arasındaki reaksiyonlar yoluyla sıvı faz oluşumunu kolaylaştırır, parçacıkların yeniden düzenlenmesi ve eriyik yeniden çökeltilmesi yoluyla yoğunlaşmayı destekler. Ayrıca SiC'nin basınçsız sinterlenmesinde katkı maddesi olarak kullanılan Al2O3, Y2O3 ve CaO, malzemede Al5Y3O12 fazlarının oluşmasına neden olur; Artan CaO içeriğiyle birlikte CaY2O4 oksit fazları ortaya çıkar, tanecik sınırlarında hızlı nüfuz yolları oluşturur ve malzemenin sinterlenebilirliğini artırır.

Katkı Maddeleri Basınçsız Sinterlemeyi Nasıl Geliştirir?SiC Seramikleri?

Katkı maddeleri basınçsız sinterlenmiş malzemenin yoğunlaşmasını artırabilirSiC seramiklerisinterleme sıcaklığını düşürür, mikro yapıyı değiştirir ve mekanik özellikleri iyileştirir. Eklemeli sistemler üzerine yapılan araştırmalar, tek bileşenli sistemlerden çok bileşenli sistemlere doğru evrilmiştir; her bileşen, geliştirmede benzersiz bir rol oynamaktadır.SiC seramikperformans. Bununla birlikte, katkı maddelerinin eklenmesinin, katkı maddeleri ile SiC arasındaki reaksiyonların Al2O ve CO gibi gazlı yan ürünler üreterek malzeme gözenekliliğini artırması gibi olumsuz yanları da vardır. Gözenekliliğin azaltılması ve katkı maddelerinin ağırlık kaybı etkilerinin hafifletilmesi, gelecekteki sıvı faz sinterlemesi için temel araştırma alanları olacaktır.SiC seramikleri.**

Semicorex olarak biz şu konuda uzmanız:SiC Seramiklerive yarı iletken üretiminde uygulanan diğer Seramik Malzemeler hakkında sorularınız varsa veya ek ayrıntılara ihtiyacınız varsa lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.

İletişim telefonu: +86-13567891907

E-posta: sales@semicorex.com