سيراميك كربيد السيليكون

السيراميك الإنشائي، والمعروف أيضًا باسم السيراميك الهندسي، هو فئة من السيراميك المتقدم الذي يمارس بشكل أساسي التأثيرات الميكانيكية والحرارية والكيميائية وغيرها من التأثيرات الميكانيكية والكيميائية وغيرها من المواد. ويتميز السيراميك الإنشائي بخصائص مقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، ومقاومة الأكسدة، والزحف المنخفض تحت درجات الحرارة العالية. ويمكنها تحمّل بيئة العمل القاسية التي لا تتناسب مع المواد المعدنية ومواد البوليمر. وهي تستخدم على نطاق واسع في مجال الطيران والآلات والسيارات والمعادن والصناعات الكيماوية والإلكترونيات وغيرها من المجالات، وأصبحت فئة من المواد الخزفية التي تتطور بسرعة كبيرة، وتشمل السيراميك الإنشائي بشكل أساسي سيراميك الأكسيد وسيراميك النيتريد وسيراميك الكربيد. يتم تقديم سيراميك كربيد السيليكون بشكل أساسي أدناه. كربيد السيليكون، المعروف باسم الكاربوروندوم، والمعروف أيضًا باسم الكاربوروندوم، هو مركب رابطة تساهمية نموذجية لا وجود لها تقريبًا في الطبيعة. في عام 1890، عندما أراد Eword وG. Acheson تصنيع الماس عن طريق إضافة السيليكون إلى الكربون كمحفز، قاما بتحضير كربيد السيليكون. واليوم، لا يزال هذا المركب قيد الدراسة والتطوير.

تم استخدام كربيد السيليكون في البداية بسبب أدائه الفائق الصلابة، والذي يمكن تحضيره في عجلات طحن مختلفة، وقماش جلخ، وورق جلخ ومواد كاشطة مختلفة، ويستخدم على نطاق واسع في صناعة المعالجة الميكانيكية. في الحرب العالمية الثانية، وجد سيراميك كربيد السيليكون أنه يمكن استخدامه أيضًا كعامل اختزال وعنصر تسخين في صناعة الصلب، وبالتالي تعزيز تطوره السريع. مع إجراء المزيد من الأبحاث، وجد أن له العديد من الخصائص الممتازة، مثل الاستقرار في درجات الحرارة العالية، والتوصيل الحراري العالي، ومقاومة التآكل الحمضي والقلوي، ومعامل التمدد المنخفض، ومقاومة الصدمات الحرارية الجيدة.

يوجد بشكل رئيسي شكلان بلوريان من كربيد السيليكون، وهما: رباعي السطوح المكعب β- SIC4 وسداسي السطوح α- SIC。 الوحدات البنائية الأساسية لشبكة كربيد السيليكون هي رباعي السطوح SIC4 وCSI4 المتداخلة مع بعضها البعض. وتشترك رباعي السطوح في نفس الحافة لتكوين طبقة مستوية، وترتبط الرؤوس مع الطبقة التالية من رباعي السطوح لتكوين آلية ثلاثية الأبعاد. ونظرًا لأن تسلسلات تكديس رباعي السطوح المختلفة يمكن أن تُشكِّل بنى مختلفة، فقد تم العثور على مئات المتغيرات حتى الآن. بشكل عام، تُستخدم رموز موجزة وبديهية، وهي الحروف C، H، R، لتمثيل نوع الشبكة، ويُستخدم عدد الطبقات الموجودة في خلية الوحدة لإظهار الاختلاف. على الرغم من اختلاف الثوابت الشبكية لهذه الأشكال المتعددة الأشكال، إلا أنه لا يوجد تغيير واضح في المواد الموجودة فيها. سيراميك كربيد السيليكون هو مركب تكافؤ نموذجي، ولكن هناك أيضًا بعض الأنواع الأيونية. ووفقًا للحسابات النظرية، فإن 78% من الطاقة الكلية لرابطة SI-C تنتمي إلى الحالة التساهمية و22% تنتمي إلى الحالة الأيونية. نظرًا لصغر حجم ذرات S و C، وطول الرابطة والتساهمية القوية، فإن سيراميك كربيد السيليكون له سلسلة من الخصائص، مثل الصلابة العالية وقوة ميكانيكية معينة والتلبيد الصعب.

كربيد السيليكون هو مركب مستقر نموذجي مرتبط برابطة تساهمية. بالإضافة إلى ذلك، فإن معامل انتشاره منخفض، مما يجعل من الصعب تكثيفه بطرق التلبيد التقليدية. من الضروري إضافة بعض مساعدات التلبيد لزيادة الطاقة السطحية أو مساحة السطح واعتماد عمليات خاصة للحصول على سيراميك كربيد السيليكون الكثيف. وفقًا لعملية التلبيد ، يمكن تقسيم كربيد السيليكون إلى سيراميك كربيد السيليكون المعاد بلورته ، وسيراميك كربيد السيليكون الملبد بالتفاعل ، وسيراميك كربيد السيليكون الملبد بدون ضغط ، وسيراميك كربيد السيليكون الملبد بالضغط الساخن ، وسيراميك كربيد السيليكون الملبد بالضغط الساخن المتساوي الحرارة ، وسيراميك كربيد السيليكون الملبد بالضغط الساخن المتساوي الحرارة ، وكربيد كربيد السيليكون الملبد بالضغط الساخن ، وكربيد السيليكون بترسيب البخار الكيميائي. تختلف خصائص كربيد السيليكون المحضرة بعمليات مختلفة تمامًا، أي أن كربيد السيليكون الملبد المحضر بنفس العملية له أداء ضعيف بسبب اختلاف المواد الخام والمواد المضافة.