ceramică din carbură de siliciu

Ceramica structurală, cunoscută și sub denumirea de ceramică tehnică, este o clasă de ceramică avansată care exercită în principal efectele mecanice, termice, chimice și alte efecte ale materialelor. Ceramica structurală are proprietăți de rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la uzură, rezistență la coroziune, rezistență la oxidare și fluaj scăzut la temperaturi ridicate. Ele pot rezista mediului de lucru dur pentru care materialele metalice și materialele polimerice nu sunt competente. Acestea sunt utilizate pe scară largă în aviație, mașini, automobile, metalurgie, industria chimică, electronică și alte domenii și au devenit o clasă de materiale ceramice care se dezvoltă foarte rapid. ceramica structurală include în principal ceramică de oxid, ceramică de nitrură și ceramică de carbură. Ceramica carbură de siliciu este prezentată în principal mai jos. Carbura de siliciu, cunoscută în mod obișnuit sub numele de carborundum, cunoscută și sub numele de carborundum, este un compus tipic cu legături covalente care aproape că nu există în natură. În 1890, când Eword și G. Acheson au dorit să sintetizeze diamantul prin adăugarea de siliciu în carbon ca un catalizator, au preparat carbură de siliciu. Astăzi, acesta este încă studiat și dezvoltat.

Carbura de siliciu a fost utilizată inițial datorită performanței sale foarte dure, care poate fi transformată în diverse discuri abrazive, țesături abrazive, hârtie abrazivă și diverși abrazivi și este utilizată pe scară largă în industria prelucrării mecanice. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, s-a constatat că ceramica din carbură de siliciu poate fi utilizată și ca agent de reducere și element de încălzire în producția de oțel, promovând astfel dezvoltarea sa rapidă. În urma cercetărilor ulterioare, s-a constatat că are multe proprietăți excelente, cum ar fi stabilitatea la temperaturi ridicate, conductivitatea termică ridicată, rezistența la coroziunea acidă și alcalină, coeficientul de dilatare scăzut și rezistența bună la șocurile termice.

Există în principal două forme cristaline de carbură de siliciu, și anume: cubică β- SIC4 și hexagonală α- SIC。 Unitățile structurale de bază ale rețelei de carbură de siliciu sunt tetraedrele SIC4 și CSI4 care se întrepătrund reciproc. Tetraedrele împart aceeași muchie pentru a forma un strat plan, iar vârfurile sunt conectate cu următorul strat de tetraedre pentru a forma un mecanism tridimensional. Deoarece secvențe diferite de stivuire a tetraedrelor pot forma structuri diferite, până în prezent au fost găsite sute de variante. În general, se utilizează simboluri concise și intuitive, și anume literele C, H, R, pentru a reprezenta tipul de rețea, iar numărul de straturi conținute în celula unitară este utilizat pentru a arăta diferența. Deși constantele de rețea ale acestor polimorfe sunt diferite, nu există nicio schimbare evidentă în ceea ce privește substanțele din ele. ceramica din carbură de siliciu este un compus de valență tipic, dar există și unele tipuri ionice. Conform calculelor teoretice, 78% din energia totală a legăturii SI-C aparține stării covalente și 22% aparține stării ionice. Datorită dimensiunii mici a atomilor S și C, a lungimii legăturii și a covalenței puternice, ceramica din carbură de siliciu are o serie de caracteristici, cum ar fi duritatea ridicată, o anumită rezistență mecanică și sinterizarea dificilă.

Carbura de siliciu este un compus tipic stabil legat prin legături covalente. În plus, coeficientul său de difuzie este scăzut, ceea ce îl face dificil de densificat prin metode convenționale de sinterizare. Este necesară adăugarea unor adjuvanți de sinterizare pentru a crește energia de suprafață sau aria de suprafață și adoptarea unor procese speciale pentru a obține ceramică densă din carbură de siliciu. În funcție de procesul de sinterizare, carbura de siliciu poate fi împărțită în ceramică de carbură de siliciu recristalizată, ceramică de carbură de siliciu sinterizată prin reacție, ceramică de carbură de siliciu sinterizată fără presiune, ceramică de carbură de siliciu sinterizată prin presare la cald, ceramică de carbură de siliciu sinterizată prin presare izostatică la cald la temperatură ridicată și carbură de siliciu prin depunere de vapori chimici. Proprietățile carburii de siliciu preparate prin diferite procese sunt destul de diferite, adică SIC preparată prin același proces are performanțe slabe din cauza diferitelor materii prime și aditivi.