실리콘 카바이드 세라믹

엔지니어링 세라믹이라고도 하는 구조용 세라믹은 주로 재료의 기계적, 열적, 화학적 및 기타 효과를 발휘하는 고급 세라믹의 한 종류입니다. 구조용 세라믹은 고온 저항성, 내마모성, 내식성, 내산화성, 고온에서의 낮은 크리프 등의 특성을 가지고 있습니다. 금속 소재와 폴리머 소재가 견딜 수 없는 열악한 작업 환경을 견딜 수 있습니다. 항공, 기계, 자동차, 야금, 화학 산업, 전자 및 기타 분야에서 널리 사용되며 매우 빠르게 발전하는 세라믹 재료의 한 종류가되었으며 구조 세라믹에는 주로 산화물 세라믹, 질화물 세라믹 및 카바이드 세라믹이 포함됩니다. 실리콘 카바이드 세라믹은 주로 아래에 소개되어 있습니다. 일반적으로 카보룬듐이라고도 알려진 실리콘 카바이드는 자연에 거의 존재하지 않는 전형적인 공유 결합 화합물입니다. 1890년 에워드와 G. 애치슨은 탄소에 실리콘을 촉매로 첨가하여 다이아몬드를 합성하고자 했을 때 탄화규소를 만들었습니다. 오늘날에도 여전히 연구 및 개발 중입니다.

실리콘 카바이드는 초경도 성능으로 인해 처음에는 다양한 연삭 휠, 연마포, 연마지 및 다양한 연마재로 제조할 수 있으며 기계 가공 산업에서 널리 사용되었습니다. 2차 세계 대전에서 실리콘 카바이드 세라믹은 제강에서 환원제 및 발열체로도 사용할 수 있다는 사실이 밝혀져 급속한 발전을 촉진했습니다. 추가 연구를 통해 고온 안정성, 높은 열전도율, 산 및 알칼리 내식성, 낮은 팽창 계수 및 우수한 열충격 저항성과 같은 많은 우수한 특성을 가지고 있음이 밝혀졌습니다.

실리콘 카바이드의 결정 형태는 주로 입방형 β- SIC4와 육각형 α- SIC의 두 가지가 있습니다. 실리콘 카바이드 격자의 기본 구조 단위는 서로 관통하는 SIC4 및 CSI4 사면체입니다. 사면체는 동일한 가장자리를 공유하여 평면 층을 형성하고 정점은 다음 사면체 층과 연결되어 3차원 메커니즘을 형성합니다. 사면체를 쌓는 순서에 따라 다른 구조를 형성할 수 있기 때문에 지금까지 수백 가지의 변형이 발견되었습니다. 일반적으로 간결하고 직관적인 기호, 즉 문자 C, H, R을 사용하여 격자 유형을 표현하고 단위 셀에 포함된 층의 수를 사용하여 차이를 표시합니다. 이러한 다형체의 격자 상수는 다르지만 그 안의 물질에는 명백한 변화가 없습니다. 실리콘 카바이드 세라믹은 전형적인 원자가 화합물이지만 일부 이온 유형도 있습니다. 이론적 계산에 따르면 SI-C 결합의 총 에너지 중 78%는 공유 상태에 속하고 22%는 이온 상태에 속합니다. S 및 C 원자의 작은 크기, 결합 길이 및 강한 공유로 인해 실리콘 카바이드 세라믹은 높은 경도, 특정 기계적 강도 및 어려운 소결과 같은 일련의 특성을 가지고 있습니다.

실리콘 카바이드는 전형적인 공유 결합 안정 화합물입니다. 또한 확산 계수가 낮기 때문에 기존의 소결 방법으로는 치밀화가 어렵습니다. 표면 에너지 또는 표면적을 증가시키기 위해 소결 보조제를 추가하고 고밀도 탄화규소 세라믹을 얻기 위해 특수 공정을 채택해야 합니다. 소결 공정에 따라 실리콘 카바이드는 재결정화 실리콘 카바이드 세라믹, 반응 소결 실리콘 카바이드 세라믹, 무압 소결 실리콘 카바이드 세라믹, 열간 프레스 소결 실리콘 카바이드 세라믹, 고온 열간 등방 압착 소결 실리콘 카바이드 세라믹 및 화학 기상 증착 실리콘 카바이드로 나눌 수 있습니다. 다양한 공정으로 제조된 실리콘 카바이드의 특성은 상당히 다르며, 즉 동일한 공정으로 제조된 SIC는 원료와 첨가제가 다르기 때문에 성능이 떨어집니다.