ארבעה תהליכי סינטור של קרמיקה מסיליקון קרביד

לקרמיקה מסיליקון קרביד חוזק בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני חמצון בטמפרטורה גבוהה, עמידות טובה בפני שחיקה, יציבות תרמית טובה, מקדם התפשטות תרמית קטן, מוליכות תרמית גבוהה, קשיות גבוהה, עמידות בפני הלם חום, עמידות בפני קורוזיה כימית ותכונות מצוינות אחרות. היא נמצאת בשימוש נרחב בתחומי הרכב, המיכון, הגנת הסביבה, טכנולוגיית התעופה והחלל, אלקטרוניקת המידע, האנרגיה ותחומים אחרים, והפכה לקרמיקה מבנית שאין לה תחליף עם ביצועים מצוינים בתחומים תעשייתיים רבים. עכשיו הרשו לי להראות לכם!

סינטור ללא לחץ

סינטור ללא לחץ נחשב לשיטה המבטיחה ביותר לסינטור SiC. על פי מנגנוני סינטור שונים, ניתן לחלק את הסינטור ללא לחץ לסינטור פאזה מוצקה וסינטור פאזה נוזלית. באמצעות סינטור β-דק במיוחד, כמות מתאימה של B ו-C (תכולת חמצן פחות מ-2%) נוספה לאבקת ה-SiC בו זמנית, וסונטרה s. proehazka לגוף מסונטר SiC בצפיפות גבוהה מ-98% ב-2020 ℃. A. Mulla ועמיתיו, Al2O3 ו-Y2O3 שימשו כתוספים וסונטרו ב-1850-1950 ℃ עבור 0.5 מיקרון β-SiC (פני החלקיקים מכילים כמות קטנה של SiO2). הצפיפות היחסית של הקרמיקה SiC המתקבלת גדולה מ-95% מהצפיפות התאורטית, וגודל הגרגירים קטן והגודל הממוצע הוא 1.5 מיקרון.

סינטור בלחץ חם

ניתן לסנטר SiC טהור בצורה קומפקטית רק בטמפרטורה גבוהה מאוד ללא תוספי סינטור, ולכן אנשים רבים מיישמים תהליך סינטור בכבישה חמה עבור SiC. דווחו רבות על סינטור בכבישה חמה של SiC על ידי הוספת עזרי סינטור. אלגרו ועמיתיו חקרו את השפעת בורון, אלומיניום, ניקל, ברזל, כרום ותוספי מתכת אחרים על צפיפות SiC. התוצאות מראות שאלומיניום וברזל הם התוספים היעילים ביותר לקידום סינטור SiC בכבישה חמה. FFlange חקרו את ההשפעה של הוספת כמויות שונות של Al2O3 על תכונות ה-SiC בכבישה חמה. ההנחה היא שצפיפות ה-SiC בכבישה חמה קשורה למנגנון ההמסה והמשקע. עם זאת, תהליך סינטור בכבישה חמה יכול לייצר רק חלקי SiC בעלי צורה פשוטה. כמות המוצרים המיוצרת בתהליך סינטור בכבישה חמה חד פעמית היא קטנה מאוד, דבר שאינו תורם לייצור תעשייתי.

סינטור כבישה איזוסטטית חמה

על מנת להתגבר על החסרונות של תהליך הסינטור המסורתי, נעשה שימוש בסוגי B וסוג C כתוספים ואומצה טכנולוגיית סינטור בלחץ איזוסטטי חם. בטמפרטורה של 1900 מעלות צלזיוס התקבלו קרמיקות גבישיות עדינות בצפיפות גדולה מ-98, וחוזק הכיפוף בטמפרטורת החדר יכול להגיע ל-600 מגה פסקל. למרות שסינטור בלחץ איזוסטטי חם יכול לייצר מוצרים בצפיפות צפופה עם צורות מורכבות ותכונות מכניות טובות, יש לאטום את תהליך הסינטור, דבר שקשה להשיג בייצור תעשייתי.

סינטור ריאקטיבי

סיליקון קרביד מסונטר בתגובה, הידוע גם כסיליקון קרביד מודבק עצמי, מתייחס לתהליך שבו בילט נקבובי מגיב עם גז או פאזה נוזלית כדי לשפר את איכות הבילט, להפחית נקבוביות ולסנטור מוצרים מוגמרים עם חוזק ודיוק מימדים מסוימים. אבקת α-SiC וגרפיט מעורבבים בפרופורציה מסוימת ומחוממים לכ-1650 מעלות צלזיוס ליצירת בילט מרובע. במקביל, הגרפיט חודר או חודר לתוך הבילט דרך הסיליקון הגזי ומגיב עם הגרפיט ליצירת β-SiC, בשילוב עם חלקיקי α-SiC הקיימים. כאשר הסיליקון מוחדר לחלוטין, ניתן להשיג את הגוף המסונטר בתגובה עם צפיפות מלאה וגודל שאינו מתכווץ. בהשוואה לתהליכי סינטור אחרים, שינוי הגודל של סינטור בתגובה בתהליך הצפיפות הוא קטן, וניתן להכין מוצרים עם גודל מדויק. עם זאת, נוכחות כמות גדולה של SiC בגוף המסונטר מחמירה את תכונות הטמפרטורה הגבוהה של קרמיקת SiC מסונטרת בתגובה.