piikarbidi keraaminen

Rakennekeramiikka, joka tunnetaan myös nimellä insinöörikeramiikka, on kehittyneiden keraamisten materiaalien luokka, joka vaikuttaa pääasiassa materiaalien mekaanisiin, termisiin, kemiallisiin ja muihin vaikutuksiin. Rakennekeramiikan ominaisuuksia ovat korkean lämpötilan kestävyys, kulutuskestävyys, korroosionkestävyys, hapettumiskestävyys ja alhainen viruma korkeassa lämpötilassa. Ne kestävät ankaraa työympäristöä, johon metallimateriaalit ja polymeerimateriaalit eivät ole päteviä. Niitä käytetään laajalti ilmailussa, koneissa, autoteollisuudessa, metallurgiassa, kemianteollisuudessa, elektroniikassa ja muilla aloilla, ja niistä on tullut keraamisten materiaalien luokka, joka kehittyy hyvin nopeasti.Rakennekeramiikkaan kuuluvat pääasiassa oksidikeramiikka, nitridikeramiikka ja karbidikeramiikka. Piikarbidikeramiikka esitellään pääasiassa alla. Piikarbidi, joka tunnetaan yleisesti nimellä carborundum, tunnetaan myös nimellä carborundum, on tyypillinen kovalenttisen sidoksen yhdiste, jota ei melkein ole luonnossa. Vuonna 1890, kun Eword ja G. Acheson halusivat syntetisoida timanttia lisäämällä piitä hiileen katalyyttinä, he valmistivat piikarbidia. Nykyään sitä tutkitaan ja kehitetään edelleen.

Piikarbidia käytettiin alun perin sen erittäin kovan suorituskyvyn vuoksi, joka voidaan valmistaa erilaisiksi hiomalaikoiksi, hiomakankaiksi, hiomapapereiksi ja erilaisiksi hioma-aineiksi, ja sitä käytetään laajalti mekaanisessa jalostusteollisuudessa. Toisessa maailmansodassa havaittiin, että piikarbidikeramiikkaa voidaan käyttää myös pelkistimenä ja lämmityselementtinä teräksenvalmistuksessa, mikä edisti sen nopeaa kehitystä. Jatkotutkimuksissa on havaittu, että sillä on monia erinomaisia ominaisuuksia, kuten korkea lämpötilavakaus, korkea lämmönjohtavuus, hapon ja emäksen korroosionkestävyys, alhainen laajenemiskerroin ja hyvä lämpöshokkikestävyys.

Piikarbidilla on pääasiassa kaksi kidemuotoa: kuutiomainen β- SIC4 ja heksagonaalinen α- SIC。 Piikarbidin ristikon perusrakenneyksiköt ovat toisiaan läpäiseviä SIC4- ja CSI4-tetraedrejä. Tetraedrit jakavat saman reunan muodostaen tasokerroksen, ja kärkipisteet liittyvät seuraavaan tetraedrikerrokseen muodostaen kolmiulotteisen mekanismin. Koska erilaiset tetraedrien pinoamisjärjestykset voivat muodostaa erilaisia rakenteita, niistä on tähän mennessä löydetty satoja muunnelmia. Yleisesti ottaen ristikkotyypin esittämiseen käytetään ytimekkäitä ja intuitiivisia symboleja, nimittäin kirjaimia C, H ja R, ja eron osoittamiseen käytetään yksikkösolun sisältämien kerrosten lukumäärää. Vaikka näiden polymorfien ristikkovakiot ovat erilaiset, niiden sisältämissä aineissa ei tapahdu selvää muutosta. piikarbidikeramiikka on tyypillinen valenssiyhdiste, mutta on olemassa myös joitakin ionisia tyyppejä. Teoreettisen laskennan mukaan SI-C-sidoksen kokonaisenergiasta 78% kuuluu kovalenttiseen tilaan ja 22% ioniseen tilaan. S- ja C-atomien pienen koon, sidoksen pituuden ja vahvan kovalenssin vuoksi piikarbidikeramiikalla on useita ominaisuuksia, kuten suuri kovuus, tietty mekaaninen lujuus ja vaikea sintraus.

Piikarbidi on tyypillinen kovalenttisidokseen sitoutunut vakaa yhdiste. Lisäksi sen diffuusiokerroin on alhainen, minkä vuoksi sitä on vaikea tiivistää tavanomaisilla sintrausmenetelmillä. On tarpeen lisätä joitakin sintrauksen apuaineita pintaenergian tai pinta-alan lisäämiseksi ja ottaa käyttöön erityisiä prosesseja tiheän piikarbidikeramiikan saamiseksi. Sintrausprosessin mukaan piikarbidi voidaan jakaa uudelleenkiteytettyyn piikarbidikeramiikkaan, reaktiosintrattuun piikarbidikeramiikkaan, paineettomaan sintrattuun piikarbidikeramiikkaan, kuumapuristettuun sintrattuun piikarbidikeramiikkaan, korkeassa lämpötilassa kuumalla isostaattisella puristuksella sintrattuun piikarbidikeramiikkaan ja kemiallisella höyrypinnoituksella sintrattuun piikarbidiin. Eri prosesseilla valmistetun piikarbidin ominaisuudet ovat varsin erilaiset, toisin sanoen samalla prosessilla valmistetun piikarbidin ominaisuudet ovat huonot johtuen erilaisista raaka-aineista ja lisäaineista.