Метод реакционного спекания карбидокремниевой керамики

Что такое карбидокремниевая керамика?
Карбидокремниевая керамика является одним из наиболее широко используемых материалов в конструкционной керамике. Благодаря относительно низкому термическому расширению, большой удельной прочности, высокой теплопроводности и твердости, износостойкости и коррозионной стойкости, а самое главное, он все еще может сохранять хорошие эксплуатационные характеристики при высоких температурах до 1650°C. Эти свойства делают карбид кремния. керамика широко используется в различных областях.

Свойства карбидокремниевой керамики
Карбидокремниевая керамика занимает первое место среди многих конструкционных керамик благодаря своей превосходной теплопроводности и температуропроводности, значительно превосходящей аналогичные материалы. Однако его высокий модуль упругости и большой коэффициент теплового расширения приводят к плохим характеристикам термостойкости. Эти характеристики значительно хуже, чем у нитрида кремния, и лишь немного лучше, чем у циркониевой керамики. Термические характеристики материалов на самом деле зависят от конкретного сценария применения. Нитрид кремния будет лучшим выбором в средах, подверженных резким колебаниям температуры, а когда изменения температуры относительно мягкие, высокая теплопроводность карбида кремния позволит ему демонстрировать лучшие характеристики.
По сравнению с другими конструкционными керамиками, сопротивление разрушению карбида кремния немного хуже. Эта характеристика вызвала обеспокоенность в отрасли по поводу его надежности в таких применениях, как компоненты двигателей внутреннего сгорания, такие как роторы турбин, поскольку эти компоненты могут подвергаться внешним силам во время работы. . перелома. Однако карбид кремния является отличным абразивом, демонстрирующим превосходную стойкость к повреждению частицами и смесями при испытаниях на износ. Стоит отметить, что, несмотря на свои многочисленные преимущества, реакционно-спеченный карбид кремния (РССК) уступает однофазным спеченным материалам по стойкости к воздействию кислот, щелочей и высокотемпературных продуктов горения.

Сценарии применения карбидокремниевой керамики
Углерод-силицидно-углеродная композитная керамика используется для создания высокопроизводительных «керамических» тормозных дисков благодаря их способности выдерживать экстремальные температуры. Однако из-за своей высокой цены эти тормозные диски в настоящее время используются только на некоторых суперспортивных автомобилях и других высокопроизводительных автомобилях. Он также используется в качестве присадки к маслам для снижения трения, выбросов и шума.
Керамический материал из карбида кремния широко используется в современной обработке драгоценных камней благодаря своей долговечности и относительно низкой стоимости. В производстве его используют в процессах абразивной обработки, таких как шлифование, хонингование, гидроабразивная резка и пескоструйная обработка. Кроме того, частицы карбида кремния наслаиваются на подложку, образуя широко используемую наждачную бумагу.
Детали из карбида кремния широко используются при плавке стекла и цветных металлов, термообработке металлов, производстве флоат-стекла, производстве керамики и электронных компонентов, воспламенителей в запальниках газовых обогревателей и т. д.

Технология изготовления карбидокремниевой керамики
Распространенные методы спекания карбидокремниевой керамики: спекание при атмосферном давлении, реакционное спекание и т. д.
В процессе приготовления реакционно-спеченного карбида кремния (RSSC) порошок α-SiC сначала смешивается со специальными добавками и прессуется с образованием заготовки (сырого тела). Впоследствии неспеченное изделие контактирует с жидким кремнием в условиях высокой температуры 1500°C. Углерод внутри неспеченного изделия вступает в реакцию с кремнием, образуя фазу β-SiC, сохраняя при этом исходную фазу α-SiC. В ходе этого процесса непрореагировавший кремний заполняет поры материала, достигая высокой плотности материала и в конечном итоге образуя карбидокремниевую керамику с превосходной структурной стабильностью. Примечательно, что материал сохраняет свою стабильную структуру до 1370°C, после чего кремний начинает плавиться.
Используя этот метод, преформу можно изготовить по традиционной технологии обработки керамики, а относительно низкая температура реакции 1500°C, а также мягкие требования к размеру частиц и чистоте порошкового сырья позволяют снизить стоимость производства RSSC. эффективно контролироваться, что позволяет производить продукцию высокого качества по экономичным ценам.

Вакуумная спекающая печь из карбида кремния