Silikon Karbida yang Disinter

Silikon karbida adalah salah satu bahan keramik yang paling keras, dengan kekuatan dan konduktivitas termal yang sangat tinggi. Selain itu, ketahanannya terhadap oksidasi dan korosi membuatnya cocok untuk lingkungan bersuhu tinggi.

SiC berikatan reaksi memiliki butiran kasar dan ketahanan korosi yang rendah, sedangkan SiC yang disinter langsung lebih padat dan menawarkan peningkatan kinerja suhu tinggi. Sintering tanpa tekanan menggunakan bubuk SiC yang sangat halus dengan aditif sintering non-oksida untuk menghasilkan material padat dengan sifat fisik yang sangat baik.

Kekerasan

Silikon karbida adalah salah satu bahan abrasif umum yang paling keras, dengan peringkat 9,5 pada skala kekerasan Mohs - mendekati peringkat berlian yaitu 10. Kekerasan ini memberikan ketahanan aus yang sangat baik bahkan pada suhu tinggi; bahan kimia, garam, asam, dan basa tidak menimbulkan banyak ancaman; ketahanan terhadap goncangan termal yang baik; ditambah lagi beratnya setengah dari baja!

Sintering fase cair menawarkan keunggulan dibandingkan proses lainnya, termasuk suhu pemrosesan yang rendah dan kemampuan bentuk yang baik. Selain itu, kepadatan penuh dan sifat mekaniknya yang unggul membuatnya cocok untuk pemesinan abrasif, penggilingan dan pemolesan serta aplikasi pemotongan, pengeboran, etsa dan penggilingan.

SiC sinter banyak digunakan untuk komponen peralatan produksi semikonduktor, laser, dan aplikasi struktural reaktor fusi karena stabilitas kimiawi yang luar biasa, ketahanan suhu, kepadatan rendah, kekuatan, ketahanan aus, dan energi aktivasi yang rendah. Tersedia grade SiC berikatan reaksi dan sinter langsung; grade berikatan reaksi biasanya menawarkan biaya yang lebih rendah dengan butiran yang lebih kasar untuk benturan dan panas yang lebih rendah, sementara grade sinter langsung menawarkan ketahanan aus yang unggul pada suhu tinggi dengan butiran yang lebih halus yang menawarkan ketahanan aus yang lebih besar pada suhu tinggi. Grade Reaction Bonded yang memiliki butiran lebih kasar dengan ukuran butiran yang lebih halus biasanya lebih sering digunakan. Untuk kekerasan yang lebih besar pada kondisi kerja yang lebih tinggi daripada aplikasi aplikasi suhu tinggi atau pekerjaan yang diperlukan daripada jenis disinter langsung yang digunakan karena ketahanan aus yang unggul pada suhu tinggi lebih sering ditentukan dibandingkan dengan penggunaan, masing-masing karena memiliki ketahanan aus yang unggul pada suhu tinggi yang diinginkan dan kekerasan lebih disukai daripada bila ditentukan daripada Penolakan yang mungkin digunakan lebih disukai karena memiliki ketahanan aus yang unggul / kekerasan pada pekerjaan yang meningkat pekerjaan yang lebih sering ditentukan secara langsung Jenis disinter langsung bila ditentukan dengan nilai disinter langsung mungkin memerlukan kedua pilihan ditentukan dan kekerasan yang disediakan lebih sering digunakan.

Kekuatan

Silikon karbida adalah bahan keramik tahan api yang sangat kuat dengan kekerasan yang unggul, kekuatan suhu tinggi, dan ketahanan terhadap korosi kimia - sifat-sifat yang membuatnya menjadi salah satu refraktori paling serbaguna di dunia dan digunakan dalam berbagai aplikasi industri.

Sintering pengepresan panas adalah salah satu metode produksi utama untuk keramik SiC. Teknik ini menggunakan bubuk silikon karbida yang sangat halus yang dicampur dengan aditif sintering yang dipadatkan menggunakan metode pembentukan keramik tradisional seperti pengepresan isostatik, pengepresan cetakan, atau injeksi untuk menghasilkan struktur padat yang terdiri dari partikel kecil yang memberikan kekuatan.

Liquid Phase Pressureless Sintering of SiC (LPPSiC) adalah teknik densifikasi lain untuk SiC. Di sini, silikon cair atau paduan silikon dimasukkan ke dalam badan hijau partikel a-SiC untuk membentuk b-SiC yang bereaksi dan berikatan dengan partikel a-SiC yang ada untuk memadatkannya dan memadatkan badan secara keseluruhan.

Silikon karbida sinter reaksi memiliki kemampuan bentuk yang sangat baik untuk bentuk yang kompleks, suhu pemrosesan yang rendah, dan tingkat kemurnian; sifat mekaniknya seperti kekuatan lentur lebih rendah daripada silikon karbida sinter normal; untuk meningkatkan sifat ini, perlu untuk mengontrol ukuran Si sisa dengan mengontrol ukuran partikel di bawah 100nm - pencapaian ini menandai keberhasilan besar dalam meningkatkan kekuatan keramik LSiC.

Ketahanan Korosi

Silikon karbida memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dan dapat menahan suhu hingga 1.900 derajat Celcius, sehingga cocok untuk aplikasi di mana guncangan kimia dan termal dapat merusak komponen.

Korosi pada keramik terjadi akibat pembentukan lapisan oksida pada permukaannya, biasanya silika atau silikat, tergantung pada faktor-faktor seperti paparan lingkungan, pengotor, alat bantu sintering, fase batas butir, dan reaksi yang terjadi tak lama kemudian. Hal ini menyebabkan variasi yang sangat besar dalam perilaku korosi bahan silikon karbida dan silikon nitrida.

Karena perhatian utama saat merancang material untuk digunakan di lingkungan korosif adalah tingkat kelangsungan hidup (diukur sebagai tingkat resesi dalam media korosif) dan kekuatan mekanis (C-ring atau kekuatan tikungan empat titik), korosi meningkatkan cacat permukaan yang melemahkan kekuatannya dari waktu ke waktu dan mengurangi masa pakai mekanisnya.

Silikon karbida yang disinter adalah pilihan yang sangat baik untuk digunakan di lingkungan yang keras karena kombinasi kekuatan dan ketahanan aus yang tinggi, kepadatan spesifik yang rendah, dan sifat tribologi yang sangat baik. Ini sering digunakan dalam komponen yang harus menahan beban benturan dari beban berat seperti nosel peledakan atau bantalan untuk bantalan geser; selain itu, bahan ini juga digunakan secara luas dalam rem silikon karbida yang diperkuat serat karbon atau produksi baju besi antipeluru karena tahan terhadap tekanan dan suhu tinggi.

Daya tahan

Silikon karbida yang disinter adalah bahan keramik yang sangat keras dengan ketahanan aus yang unggul dan sifat perlindungan terhadap korosi, menjadikannya bahan abrasif yang sangat baik. Bahan ini dapat ditemukan pada roda gerinda, batu asah untuk proses pengasahan, sandblaster dan pemotong jet air untuk aplikasi penggerindaan atau pengasahan, serta proses pemotongan dengan jet air.

Ketahanan kimiawi dari bahan ini memungkinkannya untuk bertahan dalam waktu lama terhadap asam anorganik umum, garam, dan alkali tanpa mengalami degradasi. Selain itu, daya tahannya meningkat melalui ikatan kovalen yang rapat yang terbentuk dari 4 atom silikon dan 4 atom karbon dalam pembentukan koordinasi tetrahedral.

Sintered SiC dibuat dengan menekan dan menyinter (memanaskan) partikel-partikel serbuk silika secara bersamaan. Sintering memungkinkan partikel-partikel ini menyatu menjadi bagian yang solid dengan kekerasan dan kekuatan tinggi yang juga tahan terhadap oksidasi dan korosi; selain itu, ia juga memiliki daya tahan yang lebih besar daripada kebanyakan jenis keramik.

Karbida silikon berikatan reaksi, yang diproduksi dengan menyusupkan silikon cair ke dalam grafit berpori atau bentuk awal karbon, menawarkan kekuatan yang lebih rendah daripada karbida silikon yang disinter, tetapi lebih cocok karena suhu pemrosesan yang rendah, kemampuan pembentukan yang baik, dan kemurnian yang lebih tinggi. Silikon karbida yang disinter reaksi komersial memiliki kekuatan lentur suhu ruangan sekitar 300 MPa.

Silikon karbida yang disinter reaksi dengan alat bantu sintering boron atau karbon memiliki ketahanan mulur yang sangat tinggi, yang dicapai melalui modifikasi energi batas butir dan energi permukaan serta peningkatan laju difusi volume untuk meningkatkan densifikasi dan pemadatan. Hal ini memungkinkan butiran tetap berada dalam kontak kristal langsung tanpa membentuk struktur fase kedua pada batas butir.