keramika iz silicijevega karbida

Strukturna keramika, znana tudi kot inženirska keramika, je razred napredne keramike, ki ima predvsem mehanske, toplotne, kemične in druge učinke materialov. Strukturna keramika ima lastnosti odpornosti na visoke temperature, odpornosti proti obrabi, odpornosti proti koroziji, odpornosti proti oksidaciji in nizkega lezenja pri visoki temperaturi. Odporne so na težka delovna okolja, za katera kovinski materiali in polimerni materiali niso kompetentni. Široko se uporabljajo v letalstvu, strojništvu, avtomobilski industriji, metalurgiji, kemični industriji, elektroniki in na drugih področjih ter so postali razred keramičnih materialov, ki se zelo hitro razvijajo. strukturna keramika vključuje predvsem oksidno keramiko, nitridno keramiko in karbidno keramiko. V nadaljevanju je predstavljena predvsem keramika iz silicijevega karbida. Silicijev karbid, splošno znan kot karborund, znan tudi kot karborund, je tipična spojina s kovalentno vezjo, ki v naravi skoraj ne obstaja. Ko sta leta 1890 Eword in G. Acheson želela sintetizirati diamant z dodajanjem silicija v ogljik kot katalizatorja, sta pripravila silicijev karbid. Danes ga še vedno preučujeta in razvijata.

Silicijev karbid se je sprva uporabljal zaradi svoje izjemno trde zmogljivosti, iz katerega je mogoče izdelati različna brusilna kolesa, abrazivne tkanine, abrazivni papir in različne abrazive, ter se pogosto uporablja v industriji mehanske obdelave. Med drugo svetovno vojno je bilo ugotovljeno, da se lahko keramika iz silicijevega karbida uporablja tudi kot redukcijsko sredstvo in grelni element pri proizvodnji jekla, kar je spodbudilo njen hiter razvoj. Z nadaljnjimi raziskavami je bilo ugotovljeno, da ima veliko odličnih lastnosti, kot so visoka temperaturna stabilnost, visoka toplotna prevodnost, odpornost na kislinsko in alkalno korozijo, nizek razteznostni koeficient in dobra odpornost na toplotne udarce.

Obstajata predvsem dve kristalni obliki silicijevega karbida, in sicer: kubična β- SIC4 in heksagonalna α- SIC。 Osnovne strukturne enote kristalne mreže silicijevega karbida so tetraedri SIC4 in CSI4, ki se med seboj prepletajo. Tetraedri imajo isti rob in tvorijo ravninsko plast, vrhovi pa so povezani z naslednjo plastjo tetraedrov in tvorijo tridimenzionalni mehanizem. Ker lahko različna zaporedja zlaganja tetraedrov tvorijo različne strukture, je bilo doslej odkritih na stotine različic. Na splošno se za predstavitev vrste rešetke uporabljajo jedrnati in intuitivni simboli, in sicer črke C, H, R, za prikaz razlike pa se uporablja število plasti, ki jih vsebuje enojna celica. Čeprav so mrežne konstante teh polimorfov različne, se snovi v njih očitno ne spreminjajo. keramični silicijev karbid je tipična valenčna spojina, obstajajo pa tudi nekatere ionske vrste. Po teoretičnem izračunu pripada 78% skupne energije vezi SI-C kovalentnemu stanju, 22% pa ionskemu stanju. Zaradi majhne velikosti atomov S in C, dolžine vezi in močne kovalence ima keramika iz silicijevega karbida vrsto značilnosti, kot so visoka trdota, določena mehanska trdnost in težko sintranje.

Silicijev karbid je tipična stabilna spojina, vezana s kovalentno vezjo. Poleg tega je njegov difuzijski koeficient nizek, zato ga je težko zgoščati z običajnimi metodami sintranja. Za pridobitev goste keramike iz silicijevega karbida je treba dodati nekaj pomožnih sredstev za sintranje, da se poveča površinska energija ali površina, in uporabiti posebne postopke. Glede na postopek sintranja lahko silicijev karbid razdelimo na rekristalizirano keramiko iz silicijevega karbida, reakcijsko sintrano keramiko iz silicijevega karbida, breztlačno sintrano keramiko iz silicijevega karbida, vroče stisnjeno sintrano keramiko iz silicijevega karbida, visokotemperaturno vroče izostatično stiskanje sintrane keramike iz silicijevega karbida in kemično nanašanje silicijevega karbida s parami. Lastnosti silicijevega karbida, pripravljenega z različnimi postopki, so precej različne, kar pomeni, da ima SIC, pripravljen z istim postopkom, slabe lastnosti zaradi različnih surovin in dodatkov.