керамика от силициев карбид

Структурната керамика, известна още като инженерна керамика, е клас усъвършенствана керамика, която упражнява основно механичните, термичните, химичните и други ефекти на материалите. Структурната керамика има свойствата на устойчивост на висока температура, устойчивост на износване, устойчивост на корозия, устойчивост на окисляване и ниско пълзене при висока температура. Те могат да издържат на тежки условия на работа, за които металните и полимерните материали не са компетентни. Те намират широко приложение в авиацията, машиностроенето, автомобилостроенето, металургията, химическата промишленост, електрониката и други области и са се превърнали в клас керамични материали, които се развиват много бързо. структурната керамика включва главно оксидна керамика, нитридна керамика и карбидна керамика. Силициевокарбидната керамика е представена основно по-долу. Силициевият карбид, широко известен като карборунд, известен също като карборунд, е типично съединение с ковалентна връзка, което почти не съществува в природата. През 1890 г., когато Eword и G. Acheson искат да синтезират диамант чрез добавяне на силиций във въглерода като катализатор, те приготвят силициев карбид. Днес той все още се изучава и разработва.

Първоначално силициевият карбид се използва поради своята супер твърдост, от която могат да се приготвят различни шлифовъчни дискове, абразивни платна, абразивна хартия и различни абразиви, и намира широко приложение в машиностроителната промишленост. По време на Втората световна война е установено, че керамиката от силициев карбид може да се използва и като редуциращ агент и нагревателен елемент при производството на стомана, което насърчава бързото ѝ развитие. С по-нататъшните изследвания се установява, че той притежава много отлични свойства, като например висока температурна стабилност, висока топлопроводимост, устойчивост на киселинна и алкална корозия, нисък коефициент на разширение и добра устойчивост на термичен шок.

Съществуват основно две кристални форми на силициевия карбид, а именно: кубична β- SIC4 и хексагонална α- SIC。 Основните структурни единици на решетката на силициевия карбид са тетраедри SIC4 и CSI4, които се пресичат един друг. Тетраедрите имат един и същ ръб, за да образуват равнинен слой, а върховете са свързани със следващия слой тетраедри, за да образуват триизмерен механизъм. Тъй като различните последователности на подреждане на тетраедрите могат да образуват различни структури, досега са открити стотици варианти. Обикновено за представяне на типа решетка се използват кратки и интуитивни символи, а именно буквите C, H, R, а за показване на разликата се използва броят на слоевете, съдържащи се в единичната клетка. Въпреки че константите на решетката на тези полиморфи са различни, няма очевидна промяна във веществата в тях. керамичният силициев карбид е типично валентно съединение, но има и някои йонни типове. Според теоретичните изчисления 78% от общата енергия на SI-C връзката принадлежи на ковалентното състояние, а 22% - на йонното състояние. Поради малкия размер на атомите S и C, дължината на връзката и силната ковалентност, керамиката от силициев карбид има редица характеристики, като висока твърдост, определена механична якост и трудно синтероване.

Силициевият карбид е типично стабилно съединение, свързано с ковалентни връзки. Освен това коефициентът му на дифузия е нисък, което затруднява уплътняването му чрез конвенционалните методи на синтероване. Необходимо е да се добавят някои спомагателни средства за синтероване, за да се увеличи повърхностната енергия или повърхностната площ, и да се приемат специални процеси за получаване на плътна керамика от силициев карбид. В зависимост от процеса на синтероване силициевият карбид може да се раздели на рекристализирана керамика от силициев карбид, реакционно синтерована керамика от силициев карбид, без налягане синтерована керамика от силициев карбид, горещо пресована синтерована керамика от силициев карбид, високотемпературна гореща изостатично пресована синтерована керамика от силициев карбид и химическо отлагане на пари от силициев карбид. Свойствата на силициевия карбид, получен чрез различни процеси, са доста различни, т.е. SIC, получен чрез един и същ процес, има лоши характеристики поради различните суровини и добавки.