Керамика из карбида кремния обладает высокой термостойкостью, высокой стойкостью к окислению при высоких температурах, хорошей износостойкостью, хорошей термической стабильностью, малым коэффициентом теплового расширения, высокой теплопроводностью, высокой твердостью, термостойкостью, химической коррозионной стойкостью и другими превосходными свойствами. Она широко используется в автомобилестроении, механизации, охране окружающей среды, аэрокосмической технике, информационной электронике, энергетике и других областях, став незаменимой конструкционной керамикой с превосходными характеристиками во многих отраслях промышленности. А теперь позвольте мне показать вам!
Беспрессовое спекание
Беспрессовое спекание считается наиболее перспективным методом спекания SiC. В зависимости от механизма спекания беспрессовое спекание можно разделить на твердофазное и жидкофазное. С помощью ультрадисперсного β-A, одновременно добавляемого к порошку SiC, было получено спеченное тело SiC с плотностью более 98% при температуре 2020 ℃. А. Мулла и др. использовали Al2O3 и Y2O3 в качестве добавок и проводили спекание при температуре 1850-1950 ℃ для получения 0,5 мкм β-SiC (поверхность частиц содержит небольшое количество SiO2). Относительная плотность полученной керамики SiC превышает 95% от теоретической плотности, размер зерен невелик, а средний размер составляет 1,5 микрона.
Спекание под горячим прессом
Чистый карбид кремния (SiC) можно компактно спекать только при очень высокой температуре без каких-либо спекающих добавок, поэтому многие исследователи используют процесс горячего прессования для спекания SiC. Существует множество работ, посвященных горячему прессованию SiC с добавлением спекающих добавок. Аллиегро и др. изучили влияние бора, алюминия, никеля, железа, хрома и других металлических добавок на уплотнение SiC. Результаты показывают, что алюминий и железо являются наиболее эффективными добавками для ускорения горячего прессования SiC. Ф. Фланж исследовал влияние добавления различного количества Al2O3 на свойства горячепрессованного SiC. Считается, что уплотнение горячепрессованного SiC связано с механизмом растворения и осаждения. Однако процесс горячего прессования позволяет получать детали из SiC только простой формы. Количество продукции, производимой однократным процессом горячего прессования, очень мало, что не способствует промышленному производству.
горячее изостатическое прессование и спекание
Для преодоления недостатков традиционного процесса спекания в качестве добавок были использованы B- и C-типы, а также применена технология горячего изостатического прессования. При температуре 1900 °C была получена мелкокристаллическая керамика с плотностью более 98, а прочность на изгиб при комнатной температуре достигла 600 МПа. Хотя горячее изостатическое прессование позволяет получать плотные фазовые продукты сложной формы с хорошими механическими свойствами, процесс спекания требует герметичности, что затрудняет промышленное производство.
Реакционное спекание
Реакционное спекание карбида кремния, также известное как самосвязанный карбид кремния, — это процесс, при котором пористая заготовка реагирует с газовой или жидкой фазой для улучшения качества заготовки, уменьшения пористости и получения готовых изделий с определенной прочностью и точностью размеров. Порошок α-SiC и графит смешиваются в определенной пропорции и нагреваются примерно до 1650 ℃ для образования квадратной заготовки. Одновременно с этим, через газообразный кремний проникает в заготовку и реагирует с графитом, образуя β-SiC, который соединяется с существующими частицами α-SiC. Когда кремний полностью проникает в заготовку, можно получить реакционно спеченное изделие с полной плотностью и без усадки. По сравнению с другими процессами спекания, изменение размеров при реакционном спекании в процессе уплотнения незначительно, и можно получить изделия с точными размерами. Однако наличие большого количества SiC в спеченном материале ухудшает высокотемпературные свойства керамики из SiC, полученной методом реакционного спекания.
Дата публикации: 08.06.2022