Silikon Karbida Berikat Reaksi

Reaction bonded silicon carbide (RBSC) adalah bahan keramik yang sangat keras dan kuat dengan kekuatan mekanik, ketahanan benturan, stabilitas kimia dan kemampuan bentuk yang unggul, sehingga cocok untuk berbagai aplikasi.

RB-SiC menawarkan kekerasan yang lebih rendah dibandingkan dengan silikon karbida yang disinter tetapi lebih mudah dan lebih murah untuk diproduksi, sekaligus memiliki sifat ketahanan guncangan termal yang sangat baik.

Sifat Fisik

Proses RMI menggunakan partikel a-SiC yang digabungkan dalam bentuk awal karbon berpori (G0), sebelum disusupi dengan silikon cair untuk menghasilkan silikon karbida berikatan reaksi. Sayangnya, bagaimanapun, silikon cair dapat menyebabkan pori-pori tersumbat karena proses infiltrasi dan oleh karena itu dalam penelitian ini karbon multifase digunakan sebagai penangkal masalah ini dan untuk meningkatkan sifat mekanik RB-SiC.

Karbon multifase terdiri dari karbon hitam amorf halus dan karbon bulat mikro kasar. Ketika disusupi dengan silikon cair, karbon mikro-bola dikonsumsi sementara karbon amorf dapat keluar dari pori-pori untuk mencegah reaksi pengisian pori-pori yang menyumbatnya - dengan demikian, ketika diamati pada spesimen P10F90, P20F80, dan P30F70, puncak karakteristiknya tidak ada, yang menunjukkan bahwa karbon multifase membantu menghindari masalah ini dan meningkatkan kekuatan tekuk seiring dengan meningkatnya suhu infiltrasi dan waktu perendaman.

Sifat Mekanis

RB silikon karbida diproduksi dengan menyusupkan silikon cair ke dalam karbon berpori atau bentuk awal grafit, di mana ia bereaksi dengan karbon untuk membentuk SiC dan menciptakan bahan keramik tahan aus, benturan, dan tahan bahan kimia yang luar biasa yang tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran mulai dari bentuk kerucut dan selongsong sederhana hingga suku cadang yang direkayasa lebih besar untuk industri pertambangan atau pengolahan.

Komposisi prekursor komposit, terutama rasio PF terhadap FA, memengaruhi laju reaksi antara karbon dan silikon cair selama pirolisis suhu tinggi. Karbon multifase meningkatkan penetrasi silikon cair melalui pori-pori dalam bentuk awal berpori; sumber karbon bertingkat membantu mengontrol kandungan b-SiC dan Si bebas.

Kekuatan lentur dan modulus elastisitas karbida silikon RB dapat ditingkatkan secara substansial melalui penilaian yang cermat terhadap sumber karbonnya, karena menghilangkan permukaan butiran blok hitam dan putih yang halus yang menyebabkan fraktur intergranular selama pembengkokan.

Sifat Termal

Sifat termal keramik silikon karbida berikatan reaksi bergantung pada jenis dan proporsi ikatannya. Silikon karbida berikatan reaksi (RBSC), disusupi dengan partikel silikon logam, disusupi ke dalam bentuk awal karbon atau grafit yang tidak menyusut selama proses ini; komponen dengan dimensi yang sangat presisi dapat dibuat.

Setelah disusupi dengan RBSC, kemudian dikenakan nitridasi suhu tinggi pada suhu tinggi. Hal ini mengubah silikon logam menjadi SiC nitrida dan mengisi ruang pori yang tersisa dengan bahan jaringan silikon karbida. XRD menunjukkan bahwa bentuk ini mengandung berlian, a-SiC, b-SiC, Si dan SiO2, sementara SEM menunjukkan lapisan grafit serta karbon amorf.

Karena adanya lapisan grafit, RBSC menunjukkan nilai k yang lebih rendah daripada SiC yang disinter, namun mengungguli NSIC. Selain itu, RBSC secara signifikan mengungguli keramik berbasis SiO2 dalam hal ketahanan korosi, ketahanan suhu tinggi, ketahanan goncangan termal, dan kapasitas penyerapan goncangan termal.

Properti Listrik

Silikon karbida berikatan reaksi menawarkan sifat kelistrikan yang hebat, seperti resistansi spesifik yang rendah dan konduktivitas termal yang tinggi. Atribut-atribut ini menjadikannya pilihan material yang sangat baik untuk elemen pemanas listrik. Selain itu, kelembaman kimiawi dan ketahanannya terhadap oksidasi membuatnya cocok untuk termokopel tungku, ujung pembakar, batu bata pemeriksa, dan peredam dalam tungku; ketahanan guncangan termal yang unggul juga membuatnya cocok sebagai perabot di tempat pembakaran.

Reaksi Bonded SiC dapat dibuat melalui proses pencampuran campuran sic dan karbon yang terbagi halus dengan plasticizer, kemudian membentuk dan membakar plasticizer sebelum menyusup ke dalam silikon cair atau gas. Reaksi ini memungkinkan silikon berikatan dengan karbon untuk menghasilkan lebih banyak silikon karbida yang kemudian bereaksi dengan silikon karbida asli untuk membentuk komposit yang terdiri dari a-SiC, b-SiC, dan sisa Si.

Pada waktu infiltrasi, diklaim bahwa butiran a-SiC dan b-SiC yang terbentuk selama reaksi tersebar secara merata di seluruh bentuk awal berpori tanpa penggumpalan, kemungkinan disebabkan oleh saluran kapiler yang tidak terhalang oleh partikel b-SiC yang baru terbentuk.