Факторы, влияющие на качество реакции спеченного карбида кремния

---

Керамика из карбида кремния обладает превосходными свойствами, такими как высокая механическая прочность, высокая термостойкость, высокая стойкость к окислению, хорошая термическая стабильность, высокая теплопроводность, хорошая износостойкость, хорошая стойкость к химической коррозии, высокая твердость и хорошая стойкость к тепловому удару. Карбид кремния обладает лучшей стойкостью к окислению среди всех неоксидных керамик.

Основной принцип реактивного спекания заключается в следующем: реактивный жидкий кремний или сплав кремния проникает в углеродсодержащую пористую керамическую заготовку под действием капиллярной силы и вступает в реакцию с содержащимся в ней углеродом с образованием карбида кремния, а вновь генерируемый карбид кремния совмещается на месте.Исходные частицы карбида кремния в фарфоре и пропитывающий агент заполняют оставшиеся поры в фарфоре для завершения процесса уплотнения.

На микроструктуру и механические свойства керамики из карбида кремния, полученной путем реакционного спекания, влияют некоторые факторы, такие как процесс формования, добавление пластин SiC, параметры процесса подготовки сырца, окисление, плотность сырца и система вакуумной термообработки.

1.Процесс формирования

По сравнению с сырым телом, приготовленным методом формования с затвердеванием на месте, диаметр сырца более однородный и унимодальный, а форма отверстий – правильная. Кроме того, в спеченном изделии, полученном путем сухого прессования и шликерного литья, содержится много остаточного Si и C, в то время как в спеченном изделии из карбида кремния, полученном в процессе формования с отверждением на месте, нет большого количества остаточного Si и C. прочность на изгиб значительно увеличивается.

2.Параметры процесса подготовки зеленого тела

Параметры процесса подготовки сырой массы включают содержание углерода в сырой массе, давление формования и количество нефтяного кокса, добавляемого в сырую массу, размер частиц исходного карбида кремния, размер частиц угольного порошка и т.п. .

1) Содержание углерода в зеленом теле. С увеличением содержания углерода в сыром теле прочность и плотность материала сначала увеличиваются, а затем уменьшаются.При добавлении 20% углеродного порошка прочность и плотность керамики являются самыми высокими.

2) Формовочное давление. По мере увеличения давления неспеченного формования содержание карбида кремния в керамике увеличивается. Однако, когда давление формирования неспеченного тела слишком велико, в керамике появится остаточный углерод, и в тяжелых случаях это вызовет неполное спекание неспеченного тела. С увеличением давления при формовке прочность и плотность материала сначала увеличиваются, а затем уменьшаются, и оба достигают максимального значения, когда давление достигает 140 МПа.

3) Количество добавленного сырого нефтяного кокса. С увеличением количества добавляемого сырого нефтяного кокса количество кремниевой фазы уменьшается, содержание карбида кремния увеличивается, разделенные частицы карбида кремния постепенно соединяются, образуя сетчатый каркас, а остаточный углерод имеет тенденцию к увеличению. Кроме того, было установлено, что с увеличением количества нефтяного кокса прочность и плотность реакционно-спекшегося материала SiC сначала возрастали, а затем уменьшались и достигали максимума при содержании нефтяного кокса 10 %.

4) Исходный размер частиц карбида кремния. Исходный размер частиц карбида кремния также влияет на структуру и свойства материала. По мере увеличения исходного размера частиц карбида кремния прочность материала будет уменьшаться, а плотность увеличиваться.

5) Размер частиц тонера. По мере постепенного увеличения размера частиц углеродного порошка прочность и плотность карбидокремниевой керамики имеют тенденцию к снижению.

Окисление

Высокотемпературное окисление на воздухе при 1300 °C повлияет на прочность на излом керамики из карбида кремния, спеченной в результате реакции. С увеличением времени высокотемпературного окисления прочность на излом при комнатной температуре реакционно спеченной керамики из карбида кремния сначала увеличивалась, а затем уменьшалась. достиг наивысшего.

Зеленая плотность

С увеличением плотности неспеченного материала модуль изгиба реактивной спеченной керамики из карбида кремния имеет тенденцию сначала увеличиваться, а затем уменьшаться. Когда плотность сырца составляет 0,96 г/см, прочность на изгиб и модуль реакционно спеченного карбида кремния достигают максимального значения.

Температура вакуумной термообработки

Процесс вакуумной термообработки при 1600℃ и 1800℃ позволяет полностью удалить свободный углерод из реактивно спеченного карбида кремния.Прочность материала после термообработки при 1800℃ значительно выше, чем после термообработки при 1600℃. Рекристаллизация карбида кремния и изменение формы пор в материале при вакуумной термообработке при 1800℃ являются основными причинами упрочнения материала.

Выбор оборудования: Вакуумная печь для спекания RVS-s, предоставленная SIMUWU, является отличным продуктом для управления процессом реакционного спекания карбида кремния. Продукт обладает такими характеристиками, как хорошая однородность температуры, высокая точность контроля температуры, стабильное спекание и полностью автоматическое управление. SIMUWU предоставляет профессиональную команду инженеров, которые могут решать различные проблемы, возникающие в процессе производства, снижать затраты на пробы и ошибки в производстве и стремятся предоставить клиентам максимально удобный и быстрый опыт.