반응 결합 실리콘 카바이드

반응 결합 실리콘 카바이드(RBSC)는 매우 단단하고 강한 세라믹 소재로 기계적 강도, 내충격성, 화학적 안정성 및 성형성이 우수하여 다양한 용도에 적합합니다.

RB-SiC는 소결 실리콘 카바이드에 비해 경도는 낮지만 제조가 쉽고 비용이 적게 들며 열충격 저항성이 뛰어납니다.

물리적 속성

RMI 공정은 액체 실리콘을 침투시켜 반응 결합 탄화규소를 얻기 전에 다공성 탄소 프리폼(G0)에 통합된 a-SiC 입자를 사용합니다. 그러나 안타깝게도 액체 실리콘은 침투 과정에서 기공이 막힐 수 있으므로 이 연구에서는 이 문제를 해결하고 RB-SiC의 기계적 특성을 향상시키기 위해 다상 탄소를 사용했습니다.

다상 카본은 미세한 비정질 카본 블랙과 거친 마이크로 구형 카본으로 구성되었습니다. 액체 실리콘을 침투시키면 미세 구형 탄소가 소모되는 반면 비정질 탄소는 기공을 빠져나가 기공 충진 반응으로 인해 기공이 막히는 것을 방지할 수 있기 때문에 P10F90, 20F80, 30F70 시편에서 관찰한 결과 특성 피크가 나타나지 않아 다상 탄소가 이러한 문제를 방지하고 침투 온도와 침지 시간이 증가할수록 굽힘 강도가 향상되었음을 시사합니다.

기계적 특성

RB 실리콘 카바이드는 용융된 실리콘을 다공성 탄소 또는 흑연 프리폼에 침투시켜 탄소와 반응하여 SiC를 형성하고 단순한 콘 및 슬리브 형태부터 광업 또는 가공 산업을 위한 대형 엔지니어링 부품에 이르기까지 다양한 모양과 크기로 제공되는 뛰어난 마모, 충격 및 내화학성 세라믹 재료를 만들어냅니다.

복합 전구체의 구성, 특히 PF와 FA의 비율은 고온 열분해 시 탄소와 액체 실리콘 간의 반응 속도에 영향을 미칩니다. 다상 탄소는 다공성 프리폼의 기공을 통한 액체 실리콘 침투를 향상시키고, 등급이 지정된 탄소 공급원은 b-SiC와 유리 Si의 함량을 모두 제어하는 데 도움이 됩니다.

RB 탄화규소의 굴곡 강도와 탄성 계수는 굽힘 시 입자 간 골절을 유발하는 매끄러운 흑백 블록 입자 표면을 제거하여 탄소 공급원을 세심하게 등급화함으로써 크게 향상시킬 수 있습니다.

열 속성

반응 결합 실리콘 카바이드 세라믹의 열 특성은 결합의 유형과 비율에 따라 달라집니다. 금속 실리콘 입자가 침투된 반응 결합 실리콘 카바이드(RBSC)는 이 과정에서 수축하지 않는 탄소 또는 흑연 프리폼에 침투되어 매우 정밀한 치수의 부품을 제작할 수 있습니다.

RBSC가 침투한 후 고온에서 고온 질화 처리를 거칩니다. 이렇게 하면 금속 실리콘이 질화규소로 변하고 남은 기공 공간은 탄화규소 네트워크 물질로 채워집니다. XRD는 이 형태가 다이아몬드, a-SiC, b-SiC, Si 및 SiO2를 포함하고 있음을 보여주며, SEM은 비정질 탄소뿐만 아니라 흑연 층을 보여줍니다.

흑연 층이 존재하기 때문에 RBSC는 소결된 SiC보다 낮은 k 값을 나타내지만 NSIC의 값을 능가합니다. 또한 내식성, 고온 저항성, 열충격 저항성, 열충격 흡수 능력 면에서 SiO2 기반 세라믹을 크게 앞섰습니다.

전기적 특성

반응 결합 실리콘 카바이드는 낮은 비저항과 높은 열전도율과 같은 뛰어난 전기적 특성을 제공합니다. 이러한 특성 덕분에 전기 발열체에 탁월한 소재 선택이 가능합니다. 또한 화학적 불활성 및 산화에 대한 내성으로 인해 용광로의 열전대, 버너 팁, 체커 브릭 및 머플에 적합하며 열충격 저항성이 우수하여 가마의 가구로도 적합합니다.

반응 결합 SiC는 실리콘과 탄소를 잘게 나눈 친밀한 혼합물을 가소제와 혼합한 다음 가소제를 성형하고 연소시킨 후 액체 또는 기체 실리콘을 침투시키는 과정을 통해 만들 수 있습니다. 이 반응은 실리콘이 탄소와 결합하여 더 많은 실리콘 카바이드를 생성한 다음 원래의 실리콘 카바이드와 반응하여 a-SiC, b-SiC 및 잔류 Si로 구성된 복합체를 형성하도록 합니다.

침투 시, 반응 중에 형성된 a-SiC 과립과 b-SiC는 덩어리 없이 다공성 프리폼 전체에 고르게 분산되어 있는데, 이는 모세관 채널이 새로 형성된 b-SiC 입자에 의해 막히지 않기 때문인 것으로 추정됩니다.