Синтезиран силициев карбид

Силициевият карбид е незаменим структурен керамичен материал поради изключителната си якост при високи температури и устойчивост на окисляване, което го прави незаменим в областта на механичното производство, космическите технологии и информационната електроника.

Реакционното синтероване предлага ниски температури и кратко време за синтероване, като се получават форми с близък до нетния размер, но е ограничено от неравномерното разпределение на плътността, напукването на синтерованите продукти и недостатъчното проникване на силиций по време на процесите на синтероване.

Високотемпературна якост

Силициевият карбид е изключително твърд и издръжлив керамичен материал, известен с превъзходната си якост при високи температури, износоустойчивост и устойчивост на химическо окисляване. Благодарение на тези характеристики силициевият карбид намира приложение в множество промишлени приложения, включително атомни електроцентрали, пещи, реактивни двигатели, ракетни дюзи и производство на хартия.

Един от начините за подобряване на високотемпературните механични свойства на синтерования силициев карбид е чрез добавяне на добавки като алуминий, бор и въглерод (SiC-ABC), които повишават устойчивостта на пълзене. Тези добавки променят енергиите на границите на зърната и повърхностните енергии, като същевременно увеличават скоростта на обемна дифузия и възпрепятстват образуването на стъкло по границите на зърната.

Друг начин за подобряване на механичните свойства е синтероването без налягане, което включва синтероване на SiC прахови компакти без прилагане на външно налягане. Предимството на този метод се състои в елиминирането на вариациите в плътността, причинени от традиционните методи на синтероване чрез горещо пресоване, които водят до значителни промени в размерите и понижено качество на продукта - той също така създава плътности, по-близки до теоретичните стойности от всякога.

Устойчивост на корозия при високи температури

Силициевият карбид показва отлична устойчивост на химическа корозия в широк спектър от среди с температура до 1700 градуса по Целзий, като сух кислород, горещи газообразни пари и течни соли и метали, както и разтопени соли и шлаки от въглищна пепел.

Синтезираният силициев карбид предлага отлична устойчивост на корозия благодарение на своята структура и качество на повърхността. Този материал може да се похвали със силна устойчивост срещу ерозия (плъзгане), механична якост, термичен шок и износване.

Високотемпературният синтерован материал от силициев карбид XICAR (обикновено наричан алтернативен Hexoloy SE) се е доказал като изключително устойчив на химическа корозия в киселинни среди като концентрирани HCl и HNO3, като образците, обработени с Y2O3, са с по-висока устойчивост от тези, при които е използвано спомагателно вещество за синтероване MgO.

Реакционно свързаният синтерован силициев карбид, наричан често самосвързващ се силициев карбид, се произвежда чрез реакция на съдържащо въглерод поресто керамично тяло с течен силиций. Тази смес прониква в керамичното тяло, реагира с графит, за да образува b-SiC, и след това се комбинира със съществуващите частици a-SiC, за да се образува реакционно синтерован силициев карбид с пълна плътност и различни форми, които се предлагат чрез този процес.

Висока якост

Силициевият карбид е един от най-здравите керамични материали. Отличаващ се с превъзходна високотемпературна якост и устойчивост на окисляване, силициевият карбид е отличен избор на материал за използване в много промишлени приложения.

Силициевокарбидната керамика обикновено може да бъде произведена чрез производствени процеси на синтероване без налягане или чрез реакционно свързване, а Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories предлага и двата вида, за да отговори на редица приложения за крайна употреба.

Силициевият карбид, изпечен без налягане, се произвежда чрез комбиниране на фини частици SiC прах с помощни вещества, които не са оксиди, и изпичане при температури, по-високи от 2000 градуса по Целзий, в инертна атмосфера, като се получава материал с висока плътност и превъзходна устойчивост на окисляване, устойчивост на корозия и механични свойства.

Реакционното синтероване е нов процес за производство на керамика от силициев карбид (SiC), който предлага предимства като плътни структури, по-ниски температури на обработка, възможност за оформяне, ниска цена и по-висока чистота. За съжаление, обаче, нейната якост на огъване е много по-ниска от тази на стандартния синтерован SiC поради остатъчните размери на въглерода (Si) в микроструктурата.

Висока издръжливост

Синтерованата керамика от силициев карбид е сред най-твърдите и здрави керамични материали, като същевременно остава здрава при изключително високи температури - това я прави отличен избор за приложения, при които устойчивостта на високи температури е от ключово значение.

SSIC показва почти постоянна якост в широк температурен диапазон и запазва своята здравина дори при силно налягане, което го прави изключително популярен материал за високопроизводителни компоненти на помпи и други важни части на оборудването.

SSIC се произвеждат с помощта на конвенционални техники за формоване на керамика. След като се оформят в желаната форма, SSIC се изпичат при висока температура и налягане в атмосфера на инертен газ.

Изпичането може да се раздели на две отделни фази - изпичане в твърда фаза и изпичане в течна фаза. Твърдофазното синтероване изисква добавянето на C и B като спомагателни вещества за намаляване на енергията на границите на зърната на SiC керамиката, докато течната фаза използва един или повече елементарни евтектични оксиди (като Y2O3) като агент, създаващ електролитна фаза с движение, дифузия и масов трансфер между частиците силициев диоксид за уплътняване на плътността на материала.