silisyum karbür seramik

Mühendislik seramikleri olarak da bilinen yapısal seramikler, esas olarak malzemelerin mekanik, termal, kimyasal ve diğer etkilerini uygulayan bir gelişmiş seramik sınıfıdır. Yapısal seramikler yüksek sıcaklık direnci, aşınma direnci, korozyon direnci, oksidasyon direnci ve yüksek sıcaklık altında düşük sürünme özelliklerine sahiptir. Metal malzemelerin ve polimer malzemelerin yetkin olmadığı zorlu çalışma ortamlarına dayanabilirler. Havacılık, makine, otomobil, metalurji, kimya endüstrisi, elektronik ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadırlar ve çok hızlı gelişen bir seramik malzeme sınıfı haline gelmişlerdir Yapısal seramikler esas olarak oksit seramikler, nitrür seramikler ve karbür seramikler içerir. Silisyum karbür seramik esas olarak aşağıda tanıtılmaktadır. Yaygın olarak karborundum olarak da bilinen silisyum karbür, doğada neredeyse hiç bulunmayan tipik bir kovalent bağ bileşiğidir. 1890 yılında Eword ve G. Acheson karbonun içine katalizör olarak silisyum ekleyerek elmas sentezlemek istediklerinde silisyum karbürü hazırlamışlardır. Günümüzde hala üzerinde çalışılmakta ve geliştirilmektedir.

Silisyum karbür başlangıçta, çeşitli taşlama taşları, aşındırıcı bez, aşındırıcı kağıt ve çeşitli aşındırıcılar halinde hazırlanabilen ve mekanik işleme endüstrisinde yaygın olarak kullanılan süper sert performansı nedeniyle kullanılmıştır. İkinci Dünya Savaşı'nda, silisyum karbür seramiğin çelik üretiminde bir indirgeyici madde ve bir ısıtma elemanı olarak da kullanılabileceği bulunmuş ve böylece hızlı gelişimi teşvik edilmiştir. Daha ileri araştırmalarla, yüksek sıcaklık kararlılığı, yüksek termal iletkenlik, asit ve alkali korozyon direnci, düşük genleşme katsayısı ve iyi termal şok direnci gibi birçok mükemmel özelliğe sahip olduğu bulunmuştur.

Silisyum karbürün başlıca iki kristal formu vardır: kübik β- SIC4 ve altıgen α- SIC。 Silisyum karbür kafesin temel yapısal birimleri, birbirinin içine geçen SIC4 ve CSI4 tetrahedronlardır. Tetrahedronlar bir düzlem katmanı oluşturmak için aynı kenarı paylaşır ve köşeler üç boyutlu bir mekanizma oluşturmak için bir sonraki tetrahedron katmanına bağlanır. Farklı tetrahedron istifleme dizileri farklı yapılar oluşturabildiğinden, şimdiye kadar yüzlerce varyant bulunmuştur. Genel olarak, kafes tipini temsil etmek için C, H, R harfleri gibi özlü ve sezgisel semboller kullanılır ve birim hücrede bulunan katman sayısı farkı göstermek için kullanılır. Bu polimorfların kafes sabitleri farklı olmasına rağmen, içlerindeki maddelerde belirgin bir değişiklik yoktur. silisyum karbür seramik tipik bir değerlik bileşiğidir, ancak bazı iyonik türleri de vardır. Teorik hesaplamaya göre, SI-C bağının toplam enerjisinin 78%'si kovalent duruma ve 22%'si iyonik duruma aittir. S ve C atomlarının küçük boyutu, bağ uzunluğu ve güçlü kovalans nedeniyle, silisyum karbür seramik, yüksek sertlik, belirli mekanik mukavemet ve zor sinterleme gibi bir dizi özelliğe sahiptir.

Silisyum karbür tipik bir kovalent bağa bağlı kararlı bileşiktir. Buna ek olarak, difüzyon katsayısı düşüktür, bu da geleneksel sinterleme yöntemleriyle yoğunlaştırılmasını zorlaştırır. Yüzey enerjisini veya yüzey alanını artırmak için bazı sinterleme yardımcıları eklemek ve yoğun silisyum karbür seramikler elde etmek için özel işlemler uygulamak gerekir. Sinterleme işlemine göre silisyum karbür, yeniden kristalize silisyum karbür seramikler, reaksiyon sinterlenmiş silisyum karbür seramikler, basınçsız sinterlenmiş silisyum karbür seramikler, sıcak preslenmiş sinterlenmiş silisyum karbür seramikler, yüksek sıcaklıkta sıcak izostatik presleme sinterlenmiş silisyum karbür seramikler ve kimyasal buhar biriktirme silisyum karbür olarak ayrılabilir. Çeşitli işlemlerle hazırlanan silisyum karbürün özellikleri oldukça farklıdır, yani aynı işlemle hazırlanan SIC, farklı hammaddeler ve katkı maddeleri nedeniyle düşük performansa sahiptir.