Proč zvolit beztlaké slinování pro přípravu SiC keramiky?

Keramika z karbidu křemíku (SiC)., známé svou vysokou tvrdostí, vysokou pevností, odolností vůči vysokým teplotám a odolností proti korozi, nacházejí rozsáhlé uplatnění v leteckém, petrochemickém a integrovaném průmyslu. Vzhledem k tomu, že většina produktů SiC jsou položky s vysokou přidanou hodnotou, je tržní potenciál značný, získává značnou pozornost v různých zemích a stává se ústředním bodem výzkumu materiálové vědy. Avšak ultra vysoká teplota syntézy a obtížnost dosažení hustého slinování SiC keramiky omezily jejich vývoj. Proces slinování je pro SiC keramiku zásadní.

Jak se porovnávají metody slinování: reakční slinování vs. beztlakové slinování?

SiC, jako sloučenina se silnými kovalentními vazbami, vykazuje během slinování nízkou rychlost difúze díky svým strukturálním charakteristikám, které poskytují vysokou tvrdost, vysokou pevnost, vysoký bod tání a odolnost proti korozi. To vyžaduje použití slinovacích přísad a vnějšího tlaku k dosažení zhuštění. V současné době zaznamenalo jak reakční slinování, tak beztlakové slinování SiC významný pokrok ve výzkumu a průmyslové aplikaci.

Proces reakčního slinování proSiC keramikaje technika slinování ve tvaru blízké sítě, vyznačující se minimálním smrštěním a změnami velikosti během slinování. Nabízí výhody, jako jsou nízké teploty slinování, hustá struktura produktu a nízké výrobní náklady, díky čemuž je vhodný pro přípravu velkých, složitě tvarovaných SiC keramických produktů. Tento proces má však nevýhody, včetně složité počáteční přípravy zeleného tělesa a potenciální kontaminace vedlejšími produkty. Kromě toho je rozsah provozních teplot reakční slinutýSiC keramikaje omezena volným obsahem Si; nad 1400 °C pevnost materiálu rychle klesá v důsledku tavení volného Si.

Typické mikrostruktury SiC keramiky slinované při různých teplotách

Technologie beztlakého slinování pro SiC je dobře zavedená a její výhody zahrnují možnost použití různých tvářecích procesů, překonání omezení tvaru a velikosti produktu a dosažení vysoké pevnosti a houževnatosti pomocí vhodných přísad. Kromě toho je beztlaké slinování jednoduché a vhodné pro hromadnou výrobu keramických součástí v různých tvarech. Je však dražší než reakční slinutý SiC kvůli vyšší ceně použitého SiC prášku.

Beztlakové slinování zahrnuje především slinování v pevné a kapalné fázi. Ve srovnání s beztlakově slinutým SiC v pevné fázi vykazuje reakční slinutý SiC špatný výkon při vysokých teplotách, zejména pokud jde o pevnost v ohybuSiC keramika drops sharply above 1400°C, and they have poor resistance to strong acids and bases. Conversely, pressureless solid-phase sintered SiC keramikavykazují vynikající mechanické vlastnosti při vysokých teplotách a lepší odolnost proti korozi v silných kyselinách a zásadách.

Technologie výroby reakčního SiC

Jaký je vývoj výzkumu v technologii beztlakého slinování?

Slinování v pevné fázi: Slinování v pevné fáziSiC keramikazahrnuje vysoké teploty, ale má za následek stabilní fyzikální a chemické vlastnosti, zejména zachování pevnosti při vysokých teplotách, což nabízí jedinečnou aplikační hodnotu. Přidáním boru (B) a uhlíku © k SiC obsadí bor hranice zrn SiC, přičemž částečně nahradí uhlík v SiC za vzniku pevného roztoku, zatímco uhlík reaguje s povrchovým SiO2 a nečistotou Si v SiC. Tyto reakce snižují energii na hranicích zrn a zvyšují povrchovou energii, čímž zvyšují hnací sílu pro slinování a podporují zhušťování. Od 90. let 20. století se používání B a C jako přísad pro beztlakové slinování SiC široce používá v různých průmyslových oblastech. Hlavní výhodou je absence druhé fáze nebo sklovité fáze na hranicích zrn, což má za následek čisté hranice zrn a vynikající výkon při vysokých teplotách, stabilní až do 1600 °C. Nevýhodou je, že se nedosáhne úplného zhuštění s některými uzavřenými póry v rozích zrn a vysoké teploty mohou vést k růstu zrn.

Slinování v kapalné fázi: Při slinování v kapalné fázi se slinovací pomocné látky obvykle přidávají v malých procentech a výsledná mezikrystalová fáze může po slinování zadržovat značné množství oxidů. V důsledku toho má slinutý SiC v kapalné fázi tendenci se lámat podél hranic zrn a nabízí vysokou pevnost a lomovou houževnatost. Ve srovnání se slinováním v pevné fázi kapalná fáze vzniklá během slinování účinně snižuje teplotu slinování. Systém Al2O3-Y2O3 byl jedním z prvních a nejatraktivnějších systémů studovaných pro slinování v kapalné fázi.SiC keramika. Tento systém umožňuje zahušťování při relativně nízkých teplotách. Například uložení vzorků do práškového lože obsahujícího Al2O3, Y2O3 a MgO usnadňuje tvorbu kapalné fáze prostřednictvím reakcí mezi MgO a povrchovým Si02 na částicích SiC, což podporuje zhuštění přes přeskupení částic a opětovné vysrážení taveniny. Navíc Al2O3, Y2O3 a CaO použité jako přísady pro beztlakové slinování SiC vedou k tvorbě Al5Y3O12 fází v materiálu; se zvyšujícím se obsahem CaO se objevují oxidové fáze CaY2O4, které vytvářejí rychlé penetrační cesty na hranicích zrn a zlepšují slinovatelnost materiálu.

Jak aditiva zlepšují beztlakové slinováníSiC Keramika?

Aditiva mohou zvýšit zhuštění beztlakového slinutého materiáluSiC keramika, snížit teplotu slinování, změnit mikrostrukturu a zlepšit mechanické vlastnosti. Výzkum aditivních systémů se vyvinul z jednosložkových na vícesložkové systémy, přičemž každá složka hraje jedinečnou roli při zlepšováníSiC keramikavýkon. Zavádění aditiv má však také stinné stránky, jako jsou reakce mezi aditivy a SiC, které produkují plynné vedlejší produkty, jako je Al2O a CO, zvyšující poréznost materiálu. Snížení pórovitosti a zmírnění účinků aditiv na snížení hmotnosti budou klíčovými výzkumnými oblastmi pro budoucí slinování v kapalné fázi.SiC keramika.**

My v Semicorex se specializujeme naSiC Keramikaa další keramické materiály používané při výrobě polovodičů, pokud máte nějaké dotazy nebo potřebujete další podrobnosti, neváhejte nás kontaktovat.

Kontaktní telefon: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com